UNIVERSITATEA “BABEŞ-BOLYAI” CLUJ-NAPOCAFACULTATEA DE PSIHOLOGIE ŞI ŞTIINŢELE EDUCAŢIEISECŢIA PSIHOLOGIEÎNVĂŢĂMÂNT LA DISTANŢĂ

NEUROFIZIOLOGIE

- SEMESTRUL II -

Conf. univ. dr. Adrian OLTEANU

Dr. Viorel LUPU

CUPRINS

CAPITOLUL IV - NEUROFIZIOLOGIA COMPORTAMENTULUI MOTOR UMAN 5

4.1 Sistemul muscular striat 64.1.1 Structura muşchiului striat scheletic 64.1.2 Compoziţia chimică a muşchiului striat scheletic 84.1.3 Mecanismul contracţiei musculare izotonice 94.1.4 Mecanismul contracţiei izometrice 104.1.5 Relaxarea musculară 104.1.6 Metabolismul energetic al contracţiei musculare 104.1.7 Implicaţiile calorice ale activităţii musculare 114.1.8 Efectele mecanice ale contracţiei musculare 114.1.9 Manifestările electrice ale contracţiei musculare 12

4.2 Sistemul muscular neted 13

4.3 Funcţia motorie a măduvei spinării 144.3.1 Reflexele motorii medulare 154.3.2 Reflexele ritmice medulare intersegmentare 184.3.3 Şocul spinal 18

4.4 Controlul suprasegmentar al activităţii reflexe medulare 194.4.1 Rigiditatea de decerebrare 20

4.5 Analizatorul vestibular 214.5.1 Receptorii vestibulari 214.5.2 Calea de conducere a analizatorului vestibular 224.5.3 Segmentul central al analizatorului vestibular 224.5.4 Mecanismul de producere a nistagmusului 224.5.5 Răul de mişcare 234.5.6 Stimularea maculelor otolitice 23

4.6. Menţinerea poziţiei de echilibru 234.6.1 Reacţiile statice şi de postură 244.6.2 Reacţiile de redresare 244.6.3 Reacţiile statokinetice şi de echilibrare 25

4.7 Controlul cortical al motricităţii 254.7.1 Cortexul motor 25

4.8 Funcţia motorie a nucleilor bazali şi sistemul motor extrapiramidal 274.8.1 Funcţia motorie a ganglionilor bazali 284.8.2 Rolul nucleului caudat 294.8.3 Rolul putamenului 294.8.4 Rolul paleostriatului 304.8.5 Efectele lezării nucleilor bazali 30

4.9 Cerebelul 314.9.1 Conexiunile cerebelului 324.9.2 Cum funcţionează scoarţa cerebeloasă? 324.9.3 Rolul funcţional al cerebelului 334.9.4 Principalele funcţii ale cerebelului 33

4.10 Integrarea tuturor componentelor sistemului de control motor 34

4.11 Coordonarea psihomotorie 34

1

CAPITOLUL V – NEUROFIZIOLOGIA CONDIŢIONĂRILOR NESPECIFICE ALE COMPORTAMENTULUI 35

5.1 Activitatea bioelectrică corticală 355.1.1 Electroencefalograma (EEG) 355.1.2 Potenţialele evocate corticale 36

5.2 Neurofiziologia stării de veghe 365.2.1 Formaţiunea reticulară 365.2.2 Reflexul de orientare 395.2.3. Atenţia 40

5.3. Somnul 415.3.1 Tipurile de somn 415.3.2 Mecanismele umorale ale somnului 445.3.3 Tulburările de somn 445.3.4 Activitatea onirică a creierului. Visul 455.3.5 Funcţiile somnului şi ale visului 46

5.4 Bazele neurofiziologice ale hipnozei 46

5.5 Învăţarea şi memoria 475.5.1 Tipurile de învăţare 475.5.2 Memoria 47

5.6 Transferul interemisferic al informaţiei şi specializările emisferelor cerebrale 49

CAPITOLUL VI – NEUROFIZIOLOGIA COMPONENTELOR HOMEOSTATICE ŞI PLASTICE ALE COMPORTAMENTULUI 51

6.1 Componenta afectiv-emoţională a comportamentului 526.1.1. Bazele neurofiziologice ale stărilor afectiv-emoţionale. Sistemul limbic 526.1.2 Cum se comportă în ansamblu structurile limbice ? 586.1.3 Rolul sistemului limbic 59

6.2 Motivaţia 59

6.3 Hipotalamusul 606.3.1 Conexiunile hipotalamusului 616.3.2 Funcţiile hipotalamusului 61

6.4 Sistemul nervos vegetativ 626.4.1 Sistemul nervos vegetativ parasimpatic 626.4.2 Sistemul nervos simpato-adrenal 63

6.5 Mediaţia chimică centrală. Bazele neurochimice ale comportamentului 646.5.1 Sistemul colinergic central. Acetilcolina 646.5.2 Sistemul dopaminergic central. Dopamina 656.5.3 Sistemul adrenergic central şi noradrenalina 656.5.4 Sistemul serotoninergic central şi serotonina 653.5.5 Sistemul histaminergic central şi histamina 656.5.6 Sistemul GABA-ergic central şi acidul gama-aminobutiric. Alte sisteme mediatoare centrale 66

6.6 Comportamentul instinctiv 666.6.1 Comportamentul alimentar 66

6.7 Comportamentul dipsic 67

6.8 Comportamentul social 68

6.9 Comportamentul sexual uman 69

6.10 Comportamentul matern 73

2

CAPITOLUL VII - ARHITECTURA NEUROCOGNITIVĂ 747.1 Neurogeneza adultă 74

7.2. Învăţarea şi memoria 777.2.1. LTP şi memoria hipocamp-dependentă 77

7.3. Arhitectura neurocognitivă 777.3.1. Sisteme mnezice complementare 777.3.2. Sisteme de învăţare complementare 78

3

CAPITOLUL IV - NEUROFIZIOLOGIA COMPORTAMENTULUI MOTOR UMAN

Performanţele motorii superioare ale omului care îl caracterizează în seria animală şi îşi pun amprenta asupra personalităţii sunt susţinute de interacţiunea multiplelor circuite neuronale aferente şi eferente descrise ca circuite cibernetice interconectate ce presupun o integrare multinivelară cortico-subcortico-medulo-musculară. Coordonarea motorie superioară ce caracterizează fenomenul psihomotor se sprijină pe un sistem neuromotor perfecţionat a cărui activitate presupune un scop, o etapă de pregătire (set) şi un program motor ce articulează secvenţele motorii ce vor fi efectuate de diverşi muşchi angajaţi în comportamentul motor voluntar. Coordonarea psihomotorie implică o analiză a structurii sistemului motor, a neurofiziologiei acestuia, precum şi detalierea modului cum diferitele structuri neurocognitive realizează programarea şi coordonarea motorie globală.

Mişcarea este o stare de fapt pe care o întâlnim chiar şi sub forma mişcării browniene a particulelor aflate la îndemâna mediului. La nivelul organismelor superioare, cum ar fi mamiferele, observăm o evoluţie a scopurilor motorii de la strict conservative pentru organism sau specie (i.e. nutriţie sau reproducere) la scopuri abstracte, fără o repercusiune biologică necesară sau imediată, în cazul omului. Odată cu evoluţia scopurilor care au solicitat performanţe motorii tot mai rafinate, s-au dezvoltat şi sistemele de control. Acţiunile motorii complexe sunt controlate tot mai fin de către mecanismele medulare (e.g. neuronii motori din coarnele anterioare) şi subcorticale (e.g. nucleii bazali, cerebelul), iar la om putem vorbi de un control psihomotor exercitat mai ales de formaţiunile neocorticale. Acest control psihomotor a fost posibil ca urmare a dobândirii mersului biped; mersul biped a determinat dezvoltarea fără precedent a creierului uman, în paralel cu specializarea aparatului său locomotor (i.e. sistemul osteomuscular) pentru menţinerea poziţiei ortostatice şi deplasarea bipedă ce permite o interacţiune flexibilă cu mediul. Dezvoltarea creierului este cea care a susţinut diversificarea scopurilor şi rafinarea controlului psihomotor.

Cum trebuie să înţelegem psihomotricitatea? Pentru a răspunde la această întrebare, vom invoca progresele înregistrate de neuroştiinţele cognitive. Aşa cum informaţia nu poate fi independentă de substratul substanţial şi energetic, aşa nici un sistem cognitiv nu poate exista fără un suport fizic. Acest suport fizic impune anumite constrângeri asupra procesărilor de informaţie executate de sistemul cognitiv. Sistemul cognitiv uman este, deci, un sistem fizico-simbolic, adică are o instanţiere neurobiologică şi manipulează simboluri uzând de anumite reguli (Miclea, 1999). A. Newell (1980) distinge printre cerinţele indispensabile oricărei modelări a arhitecturii cognitive şi posibilitatea controlului unui sistem motor cu mai multe grade de libertate. Notăm că şi o parte din celelalte condiţii, cum ar fi comportamentul flexibil, intenţionat, adaptativ, dezvoltarea abilităţilor învăţate, existenţa autonomă sunt dependente implicit de existenţa şi coordonarea psihomotorie. Iată, deci, că fiziologia sitemului neuromotor nu a rămas un prototip al descrierii şi explicaţiei în neurobiologie, ci a penetrat şi în psihologia cognitivă şi inteligenţa artificială. Acesta este argumentul prezenţei acestui capitol în lucrarea de faţă. Din punctul de vedere al psihologului, prin psihomotricitate se înţeleg toate manifestările motorii ale omului care sunt legate de procesele sale psihice, cum ar fi mişcările involuntare mimico-gestuale care însoţesc unele manifestări afectiv-emoţionale, mişcări automate care se asociază reflexului de orientare, cele care caracterizează o activitate atenţională ş.a.. Psihomotricitatea suferă unele modificări în bolile psihice în care bolnavul are o privire specifică, o mimică şi o atitudine particulară.

Sistemul nervos prezintă diferite niveluri ierarhice de coordonare care permit evoluţia activităţii motorii de la cele mai simple acte reflexe motorii medulare, până la cele mai complexe acte motorii voluntare corticale implicate în procesul vorbirii, scrierii, creaţiei artistice. În acest sistem de coordonare, un rol esenţial îl joacă axul cerebro-spinal cu sistemul său de conducere periferică senzitivo-motorie ce include, pe de o parte, componentele receptoare reprezentate de analizatorii kinestezic şi vestibular şi, pe de altă parte, componenta efectoare reprezentată de musculatură.

Activitatea motorie involuntară sau cea voluntară este integrată la diferite etaje ale sistemului nervos. Deciziile motorii aparţin unuia sau mai multor centri motori medulari, bulbari sau protuberanţiali în strânsă dependenţă cu centrii motori de la nivelul nucleilor bazali, cerebeloşi şi ai neocortexului cerebral. În această ierarhizare, centrilor motori medulari şi ai trunchiului cerebral la revine un rol în activitatea reflexă, stereotipică, semiautomată sau automată, în timp ce neocortexului cerebral şi nucleilor bazali, în corelaţie cu cerebelul, le revine rolul de dirijare a motricităţii în ansamblu, declanşând, oprind sau modulând mişcările îndreptate spre un anumit scop.

Declanşarea unor asemenea activităţi motorii complexe este realizată prin acte reflexe, inconştiente şi acte voluntare, conştiente şi au ca substrat morfologic arcul reflex şi diverşii centrii motori de comandă voluntară, conectaţi la căile de conducere motorie.

4

Sistemul muscular, atât cel somatic, reprezentat de musculatura striată scheletică, cât şi cel vegetativ, reprezentat de musculatura viscerală şi a inimii, stă la baza activităţii motorii a întregului organism. Din acest motiv se impune o prezentare succintă a bazelor morfofuncţionale sistemului muscular.

4.1 Sistemul muscular striatSistemul muscular este sistemul activ, prin intermediul căruia organismul răspunde la modificările

permanente ale mediului ambiant. Multitudinea de manifestări exterioare prin care se face resimţită activitatea creierului poate fi redusă, în ultimă instanţă, la un singur fenomen fundamental: mişcarea musculară.

Ţesutul muscular este dotat cu două proprietăţi esenţiale, la fel ca şi ţesutul nervos: excitabilitatea şi contractilitatea. Muşchiul striat asigură preluarea semnalelor electrice şi chimice sosite la nivelul său şi transformarea lor, graţie unor procese biochimice, în lucru mecanic. Varietatea de mişcări ale organismului se realizează de către muşchi în strânsă legătură cu sistemul nervos, care, pe baza informaţiilor primite din mediul intern sau extern, integrează şi apoi emite comenzi care ajung la muşchi.

Ţesutul muscular este cel mai dezvoltat ţesut din organism reprezentând 40 până la 60% din greutatea corpului. Morfologic şi funcţional el se împarte în ţesut muscular striat scheletic, ţesut muscular striat de tip miocardic şi ţesut muscular neted

Pe lângă contracţie, care reprezintă cea mai pregnantă funcţie a muşchiului, activitatea musculară trebuie încadrată şi în metabolismul general al organismului pe care îl influenţează şi de care este, la rândul său, influenţată.

Contracţia muşchiului striat este coordonată de sistemul nervos. Muşchiul striat este un organ periferic, un organ efector al arcului reflex, care activează numai sub comandă nervoasă. Din această cauză muşchii sunt bogat inervaţi de fibre nervoase motorii şi senzitive, somatice şi vegetative. Fibrele motorii reprezintă axonii motoneuronilor spinali sau ai nucleilor motori cranieni şi sunt fibre mielinizate. Legătura axonilor cu fibrele musculare se face prin placa motorie care este o sinapsă modificată. Fibrele senzitive care sunt în legătură cu analizatorul kinestezic aduc informaţia de la muşchi la sistemul nervos. Fibrele vegetative inervează vasele care irigă muşchii.

Muşchiul striat are un metabolism foarte activ, fiind foarte bine vascularizat. Starea eutrofică a muşchiului este garantată, în primul rând de o vascularizaţie capabilă să aducă ţesutului muscular materiale nutritive necesare şi produşi hormonali vehiculaţi de sânge.

4.1.1 Structura muşchiului striat scheletic

Cei aproximativ 400 de muşchi ai corpului uman conţin circa 250 de milioane de fibre musculare. O singură fibră musculară este compusă din 400 până la 2000 de miofibrile. Fibra musculară care reprezintă celula musculară propriu-zisă este porţiunea din muşchiul scheletic limitată de membrana sarcolemică (i.e. inclusiv placa motorie). Fibra musculară constituie unitatea morfo-funcţională de bază a muşchiului. Fibra musculară este de formă cilindrică, conică sau fusiformă, are un diametru între 10-100 μm şi o lungime variabilă funcţie de muşchiul în care este încorporată (i.e. de la 1 mm în cazul muşchiului scăriţei, până la 34 cm în cazul muşchiului croitor).

Dimensiunile fibrei musculare variază în funcţie de gen, de vârstă şi de starea de nutriţie a organismului. Fibrele musculare sunt mai groase la bărbaţi decât la femei şi, de asemenea, la indivizi eutrofici. Când muşchiul îşi măreşte volumul şi devine mai puternic, ca rezultat al unui antrenament fizic, modificarea nu se bazează pe creşterea numărului fibrelor musculare, ci pe creşterea dimensiunilor lor, datorită augmentării sarcoplasmei şi a conţinutului actomiozinic al muşchiului.

În structura microscopică a unei fibre musculare se remarcă, în primul rând, sarcolema care o înveleşte la exterior şi sarcoplasma din interiorul acesteia. Ţesutul muscular nu este o structură pură. Elementele musculare sunt înconjurate de un complex mucopolizaharidic şi de un ţesut conjunctiv prin care se realizează nu numai nutriţia, dar şi solidarizarea fibrelor musculare în cadrul muşchiului. Structurile adiacente fibrelor musculare nu pot fi separate de celulele musculare. Muşchii scheletici sunt formaţi dintr-o componentă musculară (cea mai importantă şi abundentă) şi dintr-una conjunctivă. Componenta conjunctivă variază de la un muşchi la altul, ea fiind cea care dă tăria şi consistenţa muşchiului scheletic. Colagenul din componenta conjunctivă este mai solid decât fibra musculară striată, care are o citoplasmă extrem de fragilă.

Componenta conjunctivă din muşchiul striat este reprezentată prin trei structuri: epimisium care este o capsulă conjunctivă ce înveleşte întregul muşchi, dând structura anatomică a

muşchiului; endomisium reprezentat de o teacă fină conjunctivă, care conţine foarte multe capilare sanguine ce

înconjoară fiecare fibră musculară individuală;

5

perimisium, o teacă conjunctivo-elastică care divizează masa musculară în fascicule mai subţiri, primare sau mai groase, secundare, respectiv, terţiare. Toate aceste trei structuri conjunctive (i.e. epimisium, endomisium şi perimisium) sunt continue atât

între ele, cât şi cu ţesutul conjunctiv din structurile asupra cărora muşchiul va acţiona, cum sunt, de exemplu, tendoanele, aponevrozele, periostul, fasciile, dermul ş.a..

Fiecare fibră musculară este învelită de o membrană cu o grosime de circa 40 nm numită sarcolemă. Ea este o membrană continuă, cutată doar la nivelul plăcii motorii. Avem, de fapt, de a face cu un complex structural elastic, foarte subţire, format din două foiţe: o membrană internă care este o membrană plasmatică şi o foiţă externă, formată la rândul său dintr-o membrană mucopolizaharidică şi una fină de colagen constituită din endomisiumul ce fuzionează în final cu tendonul muşchiului.

Sarcolema are rolul de a răspândi unda de depolarizare din zona plăcii motorii, de-a lungul întregii fibre şi de a iniţia astfel contracţia musculară. Pentru a fi posibil acest mecanism ea se invaginează profund sub forma unor tubi, constituind sistemul T. Acest sistem comunică cu lichidul extracelular, jucând un rol esenţial în transmiterea excitaţiei de la sarcolemă la miofibrile. În această zonă membrana sarcolemică plasmatică vine în contact cu reticulul sarcoplasmatic, alcătuind un ansamblu structural denumit triadă cu rol în cuplarea excitaţiei cu contracţia musculară. În afară de rolul său în excitaţie, sarcolema mai joacă un rol mecanic. Ea fixează miofibrilele din interiorul sarcoplasmei prin membrana Z care circumscrie sarcomerul.

În interiorul fibrei musculare se află sarcoplasma formată din proteine, apă şi săruri de potasiu, de magneziu, de calciu, fosfaţi ş.a.. Sarcoplasma conţine nucleii şi organitele celulare specifice şi nespecifice. Fibra musculară striată este înzestrată cu aproximativ 30-40 nuclei/cm2 situaţi periferic, sub sarcolemă.

Organitele specifice celulelor musculare, miofibrilele, ocupă cea mai mare parte a fibrei musculare. Dispoziţia miofibrilelor determină striaţiile longitudinale ale muşchiului striat. Dar ceea ce caracterizează muşchiul striat scheletic sau miocardic sunt striaţiile transversale, de unde-i vine şi numele de muşchi striat. Ele sunt vizibile la microscop şi sunt datorate alternanţei de zone întunecate cu afinitate mare pentru coloranţi, numite benzi sau discuri întunecate, cu zone mai deschise ce se impregnează greu cu coloranţi, numite benzi sau discuri clare. În lumină polarizată discurile clare sunt monorefringente, izotrope (de aici şi denumirea de discuri I), iar cele întunecate sunt birefringente, anizotrope (numite discuri A).

Discurile clare sunt străbătute la mijlocul lor de membrana Z. Ea trece prin toate miofibrilele învecinate şi se inseră pe suprafaţa internă a sarcolemei, pe membrana plasmatică. Membrana Z are rol de a menţine discurile clare şi întunecate la acelaşi nivel în structura muşchiului. Discurile întunecate prezintă în zona lor centrală o porţiune mai puţin întunecată numită zona H, care prezintă la mijloc o linie întunecată numită membrana M. Spaţiul dintre două membrane Z învecinate se numeşte sarcomer. În muşchiul relaxat sarcomerul are o lungime de cca 2,5 μm, iar discul întunecat ocupă aproximativ 60% din sarcomer. De o parte şi alta a sarcomerului intră câte o jumătate din discul clar.

Imaginile obţinute prin microscopie electronică ne indică faptul că miofibrilele sunt formate din miofilamente groase alcătuite din miozină ce se găsesc numai în discurile întunecate, fixate de membrana M. În structura sarcomerului intră apoi miofilamente subţiri formate din actină, tropomiozină şi troponină. Filamentele de actină se inseră pe membrana Z şi se găsesc în discurile clare, dar penetrează şi în cele întunecate printre filamentele de miozină. În muşchiul relaxat, capetele miofilamentelor de actină nu vin în contact unele cu altele. Porţiunea centrală care prezintă în aceste condiţii doar miofilamente de miozină, formează zona H. Într-o miofibrilă există circa 1500 filamente groase de miozină şi 3000 de filamente subţiri de actină, care, pe o secţiune transversală, prezintă o simetrie hexagonală. Filamentul de miozină este înconjurat de 6 filamente subţiri de actină. Distanţa dintre filamentul gros central şi cele subţiri este ocupată de proeminenţele filamentului gros, numite punţi transversale ce au o lungime de 20 nm.

Organitele nespecifice ale fibrei musculare sunt reprezentate în special de mitocondrii şi reticulul endoplasmatic, ce poartă numele de reticul sarcoplasmatic. Mitocondriile sunt aranjate în paralel faţă de miofibrile şi au o importanţă deosebită în formarea ATP-ului ca sursă de energie din cursul contracţiei musculare.

Reticulul sarcoplasmatic este foarte dezvoltat în jurul miofibrilelor, având o organizare specifică în muşchi şi jucând un rol major în realizarea contracţiei musculare. Se extinde de-a lungul întregului sarcomer fiind format din numeroase tuburi longitudinale subţiri şi netede care constituie sistemul longitudinal (sistemul L). În zona sacilor terminali se acumulează cantităţi foarte mari de ioni de Ca2+. Între două cisterne este amplasat tubul în T, care traversează fibra musculară. Tubul în T rezultă dintr-o înfundare a sarcolemei şi conţine lichid extracelular, cu rol important în declanşarea contracţiei musculare. Acest sistem tubular al sarcolemei nu este alceva decât o prelungire profundă spre interiorul fibrei musculare a porţiunii externe a sarcolemei şi a mediului extracelular. Locul de contact dintre cisterne şi tubul în T constituie triada. Spaţiul îngust dintre membrana reticulului sarcoplasmatic şi tubul T (de 12-14 nm) conţine substanţe care joacă rol

6

în cuplarea excitaţiei cu contracţia. Acest sistem este întâlnit doar în cazul muşchiului striat scheletic şi cardiac. În muşchii scheletici, triadele se găsesc în zona de limitare dintre discurile clare şi cele întunecate, fiecare sarcomer fiind înzestrat cu două triade. În muşchiul cardiac triadele sunt situate în dreptul membranei Z, situaţie în care avem un singur sistem T pentru fiecare sarcomer.

4.1.2 Compoziţia chimică a muşchiului striat scheletic

Muşchiul conţine 70-80% apă şi 20-30% reziduu uscat format din: cca 18% proteine; cca 0,5% glicogen; cca 1% lipide; cca 1% substanţe anorganice.Proteinele pot fi împărţite în două tipuri: necontractile şi contractile. Dintre proteinele necontractile

mioglobina are rol în fixarea O2. După conţinutul în mioglobină, fibrele musculare se împart în: fibre albe ce conţin puţină mioglobină şi sarcoplasmă şi fibre roşii, bogate în mioglobină şi sarcoplasmă.

Fibrele albe prezintă numeroase miofilamente. Sunt fibre care se contractă foarte rapid ( în mai puţin de 35 ms). Contracţia se realizează în condiţii de anaerobioză. Sunt fibre musculare care obosesc uşor. Ele intră în alcătuirea muşchilor fazici, muşchi rapizi (e.g. muşchii globilor oculari, muşchii flexori).

Fibrele roşii au aspect granular din cauza numărului mare de mitocondrii. Ele prezintă mai puţine miofilamente. Fibrele roşii se contractă lent, timpul de contracţie fiind mai mare de 35 ms, dar pe o perioadă mai îndelungată şi cu o forţă de contracţie mai mare, într-un regim metabolic aerob. Aceşti muşchi obosesc foarte greu. Fibrele roşii se găsesc mai ales în musculatura scheletică ce contribuie la menţinerea posturii şi echilibrului (i.e. muşchii antigravitaţionali).

La om există, de fapt, un tip intermediar de muşchi care poate fi influenţat de tipul de efort efectuat, orientându-se fie spre o funcţie dinamică, fie spre una tonică. În această situaţie, cea mai mare importanţă o are tipul de inervaţie a muşchiului, existând posibilitatea interconectării celor două tipuri de fibre în funcţie de sarcinile impuse de sistemul nervos.

Proteinele contractile sunt reprezentate de actină şi miozină care sunt proteinele contractile propriu-zise şi complexul reglator al contracţiei format din tropomiozină şi troponină.

Miozina constituie componentul proteic cel mai important al muşchiului, atât cantitativ cât şi funcţional. Filamentele groase ale unui sarcomer sunt compuse din aproximativ 200 de molecule de miozină. Sub acţiunea unor agenţi denaturanţi, miozina se disociază în şase lanţuri polipeptidice: 2 lanţuri grele şi 4 lanţuri uşoare. Lanţurile grele se împletesc sub forma unui dublu helix, având extremitatea dilatată şi îndreptată în afară şi constituind două mase proteice globulare. Tripsina, care este o enzimă proteolitică pancreatică, scindează molecula miozinei în două fragmente: un fragment mai uşor, numit meromiozina uşoară, care reprezintă o treime din molecula de miozină şi intră în constituţia corpului filamentului gros şi meromiozina grea, care reprezintă două treimi din molecula de miozină. Fragmentul greu al miozinei determină activitatea ATP-azică a miozinei şi este capabil să se unească cu actina, reacţie fundamentală în contracţia musculară.

La rândul său, meromiozina grea poate fi scindată în două subfragmente sub acţiunea papainei, o enzimă proteolitică de origine vegetală extrasă din Carica Papaya. Subfragmentul S1 al meromiozinei grele cuprinde porţiunea globulară a miozinei, iar subfragmentul S2 include porţiunea fibrilară a meromiozinei grele. Subfragmentul S2 se extinde liber în afară şi dă naştere unui braţ care distanţează capătul globular de corpul filamentului gros. În zona centrală a corpului filamentului gros, pe o distanţă de 0,2 μm nu există capete globulare. Braţele desprinse din corpul filamentului gros, împreună cu capetele globulare se numesc punţi transversale. Pe filamentul de miozină, punţile transversale sunt dispuse regulat în perechi la distanţă de 14,3 nm şi sunt rotite unele faţă de altele cu 1200. La un interval de 42,9 nm se realizează o rotaţie completă.

Joncţiunile dintre braţul mobil S2 şi capătul filamentului gros, precum şi dintre braţul mobil S2 şi capătul globular S1 al meromiozinei grele, sunt extrem de flexibile, adevărate balamale sau articulaţii ale moleculei, care permit capătului globular să se depărteze sau să se apropie de corpul filamentului gros.

Capetele globulare ale miofilamentului de miozină prezintă două locusuri: unul în care se fixează ATP-ul şi altul în care se realizează contactul cu molecula de actină. În constituţia unui capăt globular de miozină intră şi câte două lanţuri uşoare, cu greutate moleculară de circa 20000 daltoni fiecare. Ele intervin în controlul capetelor globulare în timpul contracţiei. Lanţurile uşoare sunt de două categorii: unele esenţiale şi altele reglatoare. Lanţurilor uşoare esenţiale au funcţie ATP-azică pentru molecula de miozină, producând scindarea ATP-ului şi degajând astfel energia necesară contracţiei. Lanţurile uşoare reglatoare au o afinitate mai mare pentru ionii de Ca2+.

7

Actina este formată din molecule globulare numite actină G. Ele se fixează cap la cap, ca un şirag de mărgele, dând naştere actinei fibrilare (actina F). Două lanţuri de actină fibrilară se împletesc în spirală, sub forma unui α-helix, cu o rotaţie completă la fiecare 70 nm (cuprinzând circa 13 molecule de actină G la fiecare rotaţie). Toate moleculele de actină G au ataşate câte o moleculă de ATP care reprezintă zona activă de pe filamentul de actină, cu care interacţionează punţile transversale ale filamentului de miozină în timpul contracţiei. Zonele active se găsesc la distanţe egale de 2,7 nm pe filamentul de actină.

În şanţul apărut prin împletirea actinei fibrilare F se găseşte tropomiozina, o moleculă fibrilară constituită din două lanţuri împletite, ce se întinde pe o distanţă de 7 monomere de actină G. Tropomiozina se leagă uşor de actina fibrilară, iar, în starea de relaxare a muşchiului, inhibă zonele active astfel încât interacţiunea dintre actină şi miozină să nu se poate produce. Pe suprafaţa ei se ataşează din loc în loc troponina, o proteină globulară ce controlează poziţia tropomiozinei pe filamentul subţire. Având o mare afinitate pentru ionii de Ca2+, troponina iniţiază contracţia musculară. Troponina poate fi descompusă în trei componente: troponina I cu mare afinitate pentru actină, care împiedică cuplarea actinei cu miozina, în absenţa ionilor de Ca2+, troponina T cu afinitate pentru tropomiozină, care leagă troponina de tropomiozină şi troponina C care captează ionii de Ca2+, având capacitatea de a fixa patru ioni de Ca2+ pe moleculă. Fixarea ionilor de Ca2+ pe troponina C îi măreşte forţa de atracţie pentru troponina I şi înlătură inhibiţia exercitată asupra zonelor active ale actinei, de către tropomiozină.

Tropomiozina interacţionează cu subfragmentul S1 al lanţului greu al miozinei. În fibra relaxată, tropomiozina este menţinută de complexul troponină în poziţie de blocare a locusurilor de interacţiune actină-miozină. Troponina şi tropomiozina joacă rolul zăvorului de siguranţă, care împiedică contracţia musculară, iar ionul de Ca2+ are rolul cheii care deschide zăvorul, declanşând contracţia musculară.

4.1.3 Mecanismul contracţiei musculare izotonice

În timpul contracţiei muşchiului se produce o îngustare a discurilor clare şi a zonei H, cu păstrarea lungimii discului întunecat. Cu ajutorul microscopului electronic, observăm că, în timpul contracţiei, lungimea filamentelor groase nu se modifică, iar filamentele subţiri alunecă printre cele groase şi determină apropierea liniilor Z. Pe baza acestor constatări, Huxley a propus în anul 1969 teoria glisării în mecanismul contracţiei musculare.

Glisarea filamentelor de actină printre cele de miozină se produce prin conectarea şi deconectarea alternativă a punţilor transversale de zonele active ale actinei. Contracţia fibrelor musculare scheletice este declanşată de eliberarea Ca2+ din cisterne în citosolul sarcoplasmei. Eliberarea ionilor de Ca2+ din cisternele reticulului sarcoplasmatic se datorează undei de depolarizare ce ajunge în profunzimea fibrei musculare prin intermediul tubilor T. În sarcolema muşchiului relaxat ionii de Ca2+ se găsesc într-o concentraţie de 10-7

mol/litru, iar în interiorul cisternelor aceştia sunt mai concentraţi. Depolarizând membranele cisternelor terminale, se declanşează eliberarea masivă şi bruscă în plasmă a Ca2+, ajungându-se la o concentraţie de 10-5

moli/litru şi înlăturându-se efectele inhibitorii ale troponinei asupra contracţiei. Înainte de începerea contracţiei, pe capătul globular al punţii transversale este fixat ATP-ul. Capătul

globular al punţii transversale are şi funcţie ATP-azică, scindând imediat ATP-ul şi eliberând energia. Din acest motiv, puntea transversală se aşează perpendicular pe filamentul de actină, însă fără să se ataşeze încă de el. Efectul inhibitor al troponinei şi tropomiozinei este înlăturat de creşterea concentraţiei ionilor de calciu în citosol. Zonele active ale actinei sunt descoperite în momentul în care se cuplează capătul globular al punţii transversale al moleculei de miozină.

În timpul contracţiei, tropomiozina şi troponina pătrund adânc în şanţul existent între cele două lanţuri de actină, descoperind zonele active de pe filamentul de actină. Punţile transversale ale miozinei pot astfel să interacţioneze cu zonele active ale actinei. După stabilirea legăturii dintre actină şi miozină, se produc modificări conformaţionale în puntea transversală ce determină înclinarea capătului globular spre braţul punţii de la 900 la 450, producând glisarea filamentului de actină înspre centrul sarcomerului şi scurtarea acestuia în cursul contracţiei izotonice. Înclinarea capătului globular se face pe seama eliberării energiei stocate în ATP. Odată cu înclinarea capătului globular al punţii, el se reîncarcă cu o nouă moleculă de ATP. Fixarea ATP-ului determină detaşarea miozinei de actină. Datorită activităţii ATP-azice a miozinei, ATP-ul este scindat, iar energia eliberată readuce puntea transversală la poziţia anterioară (i.e. unghi de 90o), interacţionând cu o nouă zonă activă pe filamentul de actină. Cu fiecare ciclu, ataşarea, înclinarea la 90 o a punţilor transversale şi apoi desprinderea acestora, muşchiul se scurtează cu aproximativ 1% din lungimea sa. Aceste cicluri se repetă succesiv până când muşchiul îşi realizează programul său contractil, fiind proporţional cu forţa sa de contracţie.

8

4.1.4 Mecanismul contracţiei izometrice

În contracţiile izometrice, filamentele de actină şi miozină nu glisează unele printre altele datorită elasticităţii punţilor transversale. În muşchiul contractat izometric se dezvoltă o tensiune. În cursul contracţiei izometrice punţile transversale se ataşează în unghi drept pe filamentele de actină şi apoi se produce rotirea lor cu 450. Datorită acestei mişcări de rotaţie, structurile vâscoase elastice ale punţilor transversale se pun sub tensiune.

4.1.5 Relaxarea musculară

Relaxarea muşchilor se produce în momentul în care ionii de Ca2+ sunt recaptaţi în cisternele reticulului sarcoplasmatic iar concentraţia lor în sarcoplasmă scade la 10 -7 moli/l. Acest proces se produce cu consum de energie, furnizată tot de moleculele de ATP. ATP-aza Ca2+-dependentă, care reprezintă pompa de Ca2+, localizată în pereţii reticulului sarcoplasmic, este o proteină transmembranară cu funcţie ATP-azică, ce hidrolizează o moleculă de ATP, transportând două molecule de Ca2+. Datorită acestei pompe de calciu, se poate produce o concentrare de 10000 ori mai mare a Ca2+ în reticulul sarcoplasmic. Reticulul sarcoplasmic conţine, de asemenea, o proteină ce poate fixa de 40 de ori mai mult calciu decât cel care se află în stare ionică, numită calsechestrină. Prin intervenţia pompei de calciu, transportul de ioni de Ca2+ în reticulul sarcoplasmatic se realizează foarte rapid (i.e. 30 ms). Relaxarea muşchiului se produce atunci când scade concentraţia ionilor de Ca2+ în citosolul sarcoplasmatic.

4.1.6 Metabolismul energetic al contracţiei musculare

Atât contracţia izotonică şi izometrică, cât şi relaxarea musculară au ca sursă de energie primară ATP-ul. ATP-ul este sursa de energie utilizată şi pentru pomparea ionilor implicaţi în contracţie: captarea Ca2+, expulzia Na+ şi captarea K+.

În muşchi, ATP-ul se găseşte într-o concentraţie de 4 mmoli/kg substanţă umedă (i.e. o concentraţie foarte mică). La această concentraţie, ATP-ul asigură aproximativ 8 secuse musculare. Descompunerea ATP-ului are loc sub acţiunea ATP-azei. Miozina manifestă efecte ATP-azice, cu acţiune foarte redusă. După fixarea miozinei pe actină, această activitate creşte foarte mult. Prin hidroliza ATP-ului în ADP se produce scindarea unei legături fosfat macroergice şi se eliberează 7,3 kcal/mol de ATP.

Resinteza rapidă a ATP-ului se face prin transferul grupării fosfat de la fosfocreatină (PC) la ADP, sub acţiunea creatinfosfokinazei. Concentraţia fosfocreatinei în muşchi este de 20 mmoli/kg substanţă umedă. Acest proces asigură realizarea de aproximativ 100 secuse musculare. Fosfocreatina se reface, la rândul său, din creatină, pe seama procesului de glicoliză. În celulele musculare, glucoza se metabolizează până la acid piruvic. În condiţiile lipsei de oxigen acidul piruvic este redus la acid lactic, prin procesul de glicoliză anaerobă. În lipsa oxigenului, glucoza se degradează furnizând energia pentru resinteza a două molecule de PC şi a două molecule de ATP. Metabolismul anaerob furnizează energia necesară abia pentru 600 de secuse.

În condiţiile aportului de oxigen are loc glicoliza aerobă, iar acidul piruvic este degradat până la dioxid de carbon şi apă. Prin glicoliza aerobă se refac 38 molecule de PC şi, în consecinţă, 38 de molecule de ATP. Metabolismul aerob furnizează energia pentru aproximativ 20000 de secuse musculare. Această glicoliză aerobă are loc în mitocondrii şi se desfăşoară lent, dar are capacitate mare de resinteză a rezervelor de CP şi ATP. Glicoliza anaerobă se produce de 2-3 ori mai rapid, dar refacerea depozitelor de ATP este limitată. Glicoliza anaerobă poate avea loc pentru perioade scurte de timp, deoarece acidul lactic format, deşi difuzează în mare măsură în curentul circulator, rămâne concentrat în muşchi, depăşind capacitatea-tampon a ţesutului. Mediul acid intracelular împiedică activitatea enzimatică musculară şi reduce capacitatea de efort. Glicoliza anaerobă poate întreţine contracţiile musculare maxime timp de 1 minut. De aceea, aceasta asigură 85% din energia necesară în efoturile intense de scurtă durată (e.g. alergările de viteză) şi abia 5% în eforturile de lungă durată (e.g. alergările de fond).

În perioada iniţială de efort se contractează o datorie de oxigen din cauza cerinţelor crescute de oxigen şi a unei adaptări întârziate a circulaţiei şi a metabolismului aerob la aceste cerinţe. Consumul de oxigen rămâne încă o perioadă de timp după încetarea efortului peste valoarea de repaus, în funcţie de intensitatea efortului. Acest proces se numeşte plata datoriei de oxigen. Acest consum suplimentar de oxigen necesar după terminarea efortului, are rolul de a îndepărta acidul lactic şi de a reface depozitele de PC şi ATP. Plata datoriei de origen depăşeşte cu puţin datoria creată la începutul efortului, din cauza unor procese fiziologice care acompaniază efortul intens (e.g. pentru întreţinerea unui ritm respirator crescut, creşterea temperaturii corporale, pentru reîncărcarea depozitelor de oxigen ale mioglobinei). După un efort uşor, datoria de oxigen este mică ajungând în jur de 4 l, pe când, după un efort intens, poate ajunge până la 20 l.

9

Contracţia musculară determină un lanţ de reacţii chimice cu rol în producerea energiei necesare realizării acestui proces. Aceste reacţii se desfăşoară cu viteze variabile.

4.1.7 Implicaţiile calorice ale activităţii musculare

Abia 20-25 % din energia chimică din muşchiul striat este transformată în lucru mecanic, restul se eliberează sub formă de căldură. Muşchiul striat este principala sursă termogenetică a organismului. Producţia de căldură a unui muşchi în repaus este de 0,0002 cal/g şi se numeşte căldură de repaus. Căldura din cursul contracţiei este eliberată în două perioade: căldura iniţială şi căldura tardivă.

Căldura iniţială cuprinde patru componente: căldura de activare, căldura de întreţinere, căldura de scurtare şi căldura de relaxare. Căldura de activare apare în perioada de latenţă a contracţiei, iar cea de întreţinere se produce în timpul contracţiilor susţinute. În faza scurtării muşchiului se degajează căldura de scurtare cu un surplus caloric proporţional cu intensitatea efortului. Relaxarea degajă căldura de relaxare datorită revenirii muşchiului la lungimea şi tensiunea de repaus. Urmează o perioadă de aproximativ 30 min după terminarea efortului în care căldura continuă să se elibereze peste valoarea de repaus, producând căldura tardivă sau căldura de refacere. Ea este aproximativ egală cu căldura degajată în timpul contracţiei. Căldura tardivă rezultă în cursul metabolismului aerob. După terminarea efortului se refac depozitele de glicogen, de ATP şi de PC din muşchi. Aceste mecanisme necesită procese energetice generatoare de căldură.

4.1.8 Efectele mecanice ale contracţiei musculare

Răspunsul mecanic al muşchiului striat este dependent de lungimea sarcomerelor şi de frecvenţa aplicării stimulilor. Forţa maximă de contracţie a muşchiului se înregistrează când sarcomerul are lungimea de 2,2 μm. La o asemenea lungime, fiecare punte transversală se află în legătură cu o moleculă de actină. Legătura fiecărei punţi transversale cu zona activă a filamentului de actină contribuie la realizarea forţei de contracţie a muşchiului.

Reacţia muşchiului la un singur stimul supraliminal se numeşte secusă. Potenţialul de acţiune sarcolemic durează 2-4 ms şi este condus prin sarcolemă de la nivelul joncţiunii neuro-musculare cu o viteză de 5 m/s. La începutul depolarizării, apare o perioadă refractară absolută care persistă 1-3 ms. Când stimulul duce la o scurtare a muşchiului, contracţia se numeşte izotonică, iar contracţia fără scurtare, numită izometrică, se manifestă printr-o creştere a tensiunii muşchiului.

După aplicarea stimulului se evidenţiază o mică întârziere între 2 şi 4 ms până la apariţia răspunsului, numită perioadă de latenţă. Urmează o creştere a tensiunii sau scurtarea musculară, numită fază de contracţie, apoi revenirea la normal, faza de relaxare. În muşchii rapizi secusa durează 7,5-10 ms, iar în cei lenţi este de 100-150 ms.

Răspunsul muşchiului la stimuli cu frecvenţă mare se poate prezenta ca o succesiune de secuse. Stimulii cu frecvenţă mare determină o sumare a contracţiilor. Sumarea contracţiilor se înscrie fie sub forma unui grafic ondulat, numit tetanos incomplet, fie în platou, denumit tetanos complet. Tensiunea musculară este de 4 ori mai mare în cursul tetanosului, comparativ cu secusa datorită acumulării unui surplus de ioni de Ca2+ în sarcoplasmă. În organism se întâlnesc foarte rar secuse musculare, deoarece nervii motori transmit întotdeauna salve de impulsuri şi nu impulsuri izolate. Stimulii ce depăşesc valoarea prag, determină contracţii musculare de amplitudine maximă, supunându-se legii tot sau nimic. Potenţialele de acţiune sunt transmise la nivelul plăcii terminale, de unde se propagă în întrega sarcolemă cu o viteză de 3-5 m/s (pentru detalii privind funcţionarea plăcii terminale, vezi: Olteanu et al, 2000: Neurofiziologia sistemelor senzitivo-senzoriale).

4.1.8.1 Particularităţi ale efectelor mecanice ale contracţiei musculare

4.1.8.1.1 Contractura musculată

Contractura musculară este un efect mecanic care determină scurtarea muşchiului în alt mod decât tetanosul şi secusa. Acest efect mecanic este o stare de contracţie care nu este cauzată de conducerea potenţialului de acţiune, ci se bazează fie pe depolarizarea locală (aşa cum se întâmplă când creşte concentraţia K+ extracelular, stare care este denumită contractură potasică) sau este produsă pe cale farmacologică, situaţie în care se produce o eliberare crescută de calciu în sarcoplasmă (e.g. contractura cofeinică).

10

4.1.8.1.2 Fibrele tonice

Contracţia în aşa numitele fibre tonice (e.g. fibrele din muşchii extraoculari sau fibrele intrafusale) este un alt tip de contracţie musculară. Aceste fibre musculare răspund la un stimul în funcţie de extinderea depolarizării independente de potenţialul de acţiune, iar contracţia nu se supune legii tot sau nimic. Gradul contracţiei depinde de schimbarea concentraţiei Ca2+ intracelular.

4.1.8.1.3 Efectul de treaptă

Aplicând stimuli supraliminali, ce nu ajung la frecvenţa de tetanizare, pe un muşchi care a stat o lungă perioadă de timp în repaus, se produce o creştere a tensiunii cu fiecare secusă, până se atinge o tensiune uniformă pe contracţie. Forţa de contracţie iniţială reprezintă abia jumătate din forţa înregistrată după executarea a 30-50 de secuse. Efectul de treaptă pozitiv se explică prin eliberarea din reticulul sarcoplasmic a unui număr mai mare de Ca2+, care nu sunt imediat şi îndeajuns recaptaţi (N.B.: efectul de treaptă nu trebuie confundat cu tetanosul).

4.1.8.1.4 Tonusul muscular

În comparaţie cu particularităţile contracţiei musculare mai sus amintite, tonusul general sau cel reflex al muşchilor scheletici este menţinut prin potenţiale de acţiune normale în unităţile motorii individuale. Tonusul muscular este starea de semicontracţie uşoară a muşchilor striaţi scheletici, care apare în repaus.

4.1.8.2 Aspecte mecanice speciale ale funcţiei musculare

Aşa cum am arătat ceva mai înainte, contracţia musculară poate fi realizată prin două modificări extreme: (a) izometrică, când lungimea muşchiului rămâne constantă şi tensiunea se modifică; (b) izotonică, când lungimea se modifică şi tensiunea rămâne constantă. Atunci când atât tensiunea, cât şi lungimea se modifică simultan, contracţia se denumeşte auxotonică. Dacă o contracţie izometrică este urmată de una izotonică sau de una auxotonică, aceasta se numeşte contracţie după încărcare sau contracţie cu întindere (afterloaded contraction). Acestă manifestare contractilă apare când unui muşchi în contracţie tetanică i se aplică la extremitatea liberă o forţă superioară, care acţionează în sens opus. În această situaţie, dacă nu se stabileşte un echilibru nou, există riscul producerii rupturii musculare.

4.1.9 Manifestările electrice ale contracţiei musculare

Activitatea electrică a muşchiului este rezultatul depolarizării sarcolemei fibrelor musculare de la nivelul unităţilor motorii. Ea este declanşată de mesajul primit de sarcolemă la nivelul plăcii terminale, mesaj sosit la acest nivel de la motoneuronii care inervează unităţile motorii. Acest mesaj propagat apoi de-a lungul sarcolemei declanşează şi întreţine activitatea contractilă, atât pe cea izometrică implicată în postură, cât şi pe cea izotonică, implicată în locomoţie. Activitatea electrică însumată a muşchilor striaţi poate fi înregistrată cu electromiograful. Grafica obţinută se numeşte electromiogramă (EMG). Recoltarea curenţilor de acţiune se face cu ajutorul unor electrozi de suprafaţă sau a unor electrozi coaxiali, sub formă de ac, care sunt introduşi în muşchi. Electrodul coaxial se cuplează la electromiograf, care este un sistem electronic de amplificare şi înregistrare a biocurenţilor musculari. Grafica obţinută poartă numele de electromiogramă elementară şi rezultă din recoltarea potenţialelor de acţiune dintr-un număr restrâns de fibre de la nivelul unităţilor motorii. Electrozii de suprafaţă sunt discuri metalice, argintate, cu o suprafaţă de aproximativ 1 cm2, care se aşează pe suprafaţa pielii deasupra unor zone bogate în ţesut muscular, înregistrându-se astfel o electromiogramă globală de la nivelul unor zone mai întinse.

Traseul simplu se produce în urma unor contracţii uşoare, fiind constituite din potenţiale mono- şi bifazice cu o amplitudine cuprinsă între 200 şi 400 μV, cu o durată mică în jur de 3 ms şi o frecvenţă de 4-10 Hz. Traseul intermediar apare în urma unor contracţii musculare medii, fiind formate din potenţiale de unitate motorie cu amplitudine de 500 μV şi o frecvenţă între 15 şi 25 Hz.

Traseul de interferenţă apare când contracţiile musculare sunt maxime. Aceasta va determina apariţia de potenţiale în care nu se mai evidenţiază potenţialele de unitate motorie, motiv pentru care amplitudinea ajunge în jur de 1000 μV, uneori chiar la 2000 μV şi o frecvenţă în jur de 1000 Hz.

11

Tonusul de fond, postură sau expresie joacă un rol primordial în activitatea musculară de menţinere a unor activităţi motorii complexe, asigurând fixitatea articulaţiilor şi amortizarea elastică a mişcărilor. De asemenea, creşterea tonusului muscular şi transformarea lui într-un frison generator de căldură indică implicarea lui în termoreglare. În aceeaşi măsură, starea de anxietate, agitaţie, frică sau alte stări emoţionale, prin creşterea descărcărilor nervoase tonice, măresc tonusul muscular de fond sau îl anulează aproape complet, ca în cursul somnului. Aceste observaţii sugerează implicarea tonusului general în menţinerea stării de veghe, orientare şi atenţie.

4.2 Sistemul muscular neted Musculatura organelor interne este formată din celule musculare netede cu un diametru de 2 până la

10 μm şi o lungime cuprinsă între 50 şi 200 μm. Celulele musculare netede prezintă doar un singur nucleu central. Poartă această denumire deoarece le lipseşte modelul striat care caracterizează muşchiul cardiac şi muşchii scheletici. Muşchii netezi diferă de aceşti muşchi nu numai în privinţa structurii striate, dar mai ales în ceea ce priveşte proprietăţile lor funcţionale şi contractile. Aşa, de exemplu, muşchii netezi sunt foarte lenţi, dar au capacitatea de menţinere a forţei sau a tonusului pentru perioade lungi de timp, cu o cheltuială de energie foarte mică, fiind astfel extrem de adaptaţi proprietăţilor lor funcţionale. Aceşti muşchi au capacitatea de a răspunde la o multitudine de mediatori chimici sau hormoni. Toate aceste caracteristici ne dezvăluie faptul că, în acest caz, cuplarea excitaţiei cu contracţia este foarte complexă şi este diferită de cea a muşchilor scheletici. Muşchiul neted este, de asemenea, complet diferit atât structural, cât şi funcţional. Astfel, muşchiul neted poate răspunde la un stimul printr-un răspuns fazic scurt sau printr-o contracţie tonică prelungită.

Bozler (1941) a clasificat muşchii netezi în două categorii majore. O primă categorie o reprezintă muşchii care sunt activaţi de o multitudine de fibre cu adevărat motoare. Alcătuiesc muşchii netezi multiunitari. Ei sunt alcătuiţi din fibre musculare netede separate. Fiecare fibră acţionează complet independent faţă de cealaltă şi adesea este inervată de o singură terminaţie nervoasă, la fel ca fibrele musculare striate scheletice. Membrana bazală, alcătuită dintr-un amestec de fibre de colagen şi glicoproteine, serveşte la izolarea fibrelor între ele. Aceste fibre netede sunt controlate în special de semnalele nervoase, deosebind-se de cel de al doilea tip de fibre netede. Cele viscerale sunt controlate mai ales de stimuli non-nervoşi. Din acest prim tip de celule musculare netede fac parte: muşchiul ciliar, muşchiul irisului, muşchii membranei nictitante şi muşchii pieloerectori (i.e. erecţia părului).

Al doilea tip de muşchi netezi sunt cei care se activează spontan şi ritmic, având activitate automată. Acest tip de muşchi prezintă tonus miogen şi sunt denumiţi muşchi single unit (monounitari) sau muşchi netezi viscerali. Termenul de monounitar se pretează la unele confuzii deoarece nu ne referim la o singură fibră musculară. Dimpotrivă, el este format dintr-o masă de sute sau mii de celule musculare netede care se contractă împreună, ca şi cum ar fi o singură unitate motorie. Membranele celulelor aderă între ele într-o multitudine de puncte, aşa încât forţa generată într-o fibră este transmisă şi fibrelor învecinate. În plus, membranele celulare sunt unite prin juncţiuni strânse de tip gap în care ionii trec uşor dintr-o celulă în alta, iar potenţialul de acţiune poate circula de la o fibră la alta antrenând toată masa într-o singură contracţie. În această categorie intră muşchii principalelor viscere: intestin, căile biliare, uretere ş.a..

În ultimii ani s-a pus în discuţie în ce categorie de muşchi intră muşchii netezi ai unor vase sanguine. În cazul acestor muşchi există o distincţie clară: ei prezintă un tonus bazal miogen pe care se suprapune tonusul neurogenic exercitat de activitatea nervoasă simpatică.

Celulele musculare netede sunt celule fusiforme, scurte, cu o lungime de 0,1–0,5 mm şi o grosime de 3–10 m. Ele nu prezintă sistemul tubular în T şi reticulul sarcoplasmatic abundent ca în cazul unui muşchi striat. În principiu, aparatul contractil este acelaşi ca şi în muşchii scheletici şi se realizează printr-un mecanism de alunecare a miofilamentelor. Dar în cazul muşchiului neted, filamentele de actină şi miozină nu sunt aranjate într-o infrastructură ordonată. Aceste celule conţin aproximativ aceeaşi cantitate de actină pe unitatea de volum ca şi în muşchiul scheletic, dar miozina se găseşte abia într-o cincime din cantitatea muşchiului scheletic. În plus, celulele musculare netede conţin o reţea de filamente intermediare, alcătuite din desmină, vimentină şi felmină. Această reţea este ataşată de sarcolema celulei în nişte regiuni denumite corpusculii de ataşament sau corpusculi denşi de ataşament. Adesea, aceşti corpusculi din membrană vin în legătură cu corpusculii din membrana celulelor învecinate, creând nişte adevărate lacune, umplute cu un material electronodens, care realizează cuplarea mecanică între celulele musculare netede. Prin această modalitate de organizare, celulele musculare netede formează o reţea contractilă la care sunt ataşate şi fibrele de colagen.

În interiorul celulei, filamentele intermediare contactează şi interconectează corpii denşi din interiorul sarcoplasmei. Corpii denşi (formaţi din -actină) sunt interconectaţi, fiind ataşaţi de filamentele de

12

actină. De fapt, corpii denşi îndeplinesc rolul benzilor Z de la muşchii scheletici. Miofilamentele de actină sunt lungi şi unele interacţionează cu filamentele intermediare de felmină, mai frecvent decât cu miofilamentele de miozină. Prin această structură se formează o reţea de filamente intermediate sau aşa-numitul domeniu al citoscheletului celulei musculare netede.

Cercetările au evidenţiat că filamentele de actină şi miozină din muşchiul neted interacţionează aproape în acelaşi mod cu cele din muşchii striaţi, iar procesele contractile sunt activate tot de Ca 2+, substratul energetic fiind reprezentat de ATP. Ceea ce diferenţiază cele două structuri este organizarea structurală diferită, modul de cuplare a excitaţiei cu contracţia, controlul procesului contractil de către Ca 2+, durata contracţiei şi cantitatea de energie necesară mecanismului de contracţie.

Cuplarea excitaţiei cu contracţia în muşchiul neted se realizează treptat, tot prin intermediul ionilor de Ca2+, ca şi în muşchii scheletici. Chiar şi în fibrele în care există un reticul sarcoplasmatic slab dezvoltat, nu există sistemul tubular T, iar cisternele reticulului sarcoplasmatic contactează direct sarcolema. De aceea, potenţialul de acţiune membranar determină direct ieşirea Ca2+ din cisterne, mecanism mai eficient decât difuziunea prin sarcolemă, din mediul extracelular.

Potenţialul de repaus al fibrei musculare netede este de –50 la –60 mV, deci cu 30 mV mai puţin negativ decât cel al muşchiului striat. Potenţialele de acţiune ale muşchiului neted multiunitar sunt generate în acelaşi mod ca la muşchiul scheletic. Potenţialele de acţiune ale muşchiului neted visceral apar sub două forme: fie ca vârf (spike) potenţial, fie ca potenţial de acţiune în platou.

Potenţialele de acţiune tipice de vârf se obţin la majoritatea muşchilor viscerali. Durata lor este de 10–50 ms. Aceste potenţiale se pot produce prin stimulare electrică, prin stimulare hormonală, sub acţiunea neurotransmiţătorului eliberat la nivelul varicozităţilor sau generat spontan de fibra musculară netedă.

4.3 Funcţia motorie a măduvei spinăriiSemnalele senzitive care ajung în măduva spinării se transmit la două categorii de neuroni: fie la

motoneuroni în mod direct, iar de aici la organul efector, fie la motoneuronii intercalari care ajung tot pe motoneuroni. Motoneuronii sunt de două categorii, una din aceste categorii fiind motoneuronii α de dimensiune mare, de la care pornesc fibre mielinice Aα cu un diametru mare de 9-19 μm. Prelungirile periferice ale motoneuronului α ajung la fibrele musculare striate unde formează joncţiunea neuromusculară. Fibra nervoasă împreună cu fibrele musculare pe care le inervează alcătuiesc o unitate motorie. În medie, o fibră Aα inervează 150 fibre musculare.

Alături de motoneuronii α, există neuroni de dimensiuni mai mici numiţi neuroni γ cu un diametru de 3-6 μm. Fibrele Aγ care pornesc de la aceşti neuroni se răspândesc în fusurile neuromusculare la capetele striate ale acestora. Circa 30% dintre fibrele rădăcinii anterioare sunt reprezentate de fibrele provenite de la motoneuroni. Între terminaţiile senzitive şi motorii se pot interpune neuroni intercalari. Datorită neuronilor intercalari şi datorită formei părţii terminale a aferenţelor senzitive, reacţiile efectoare medulare pot îmbrăca anumite particularităţi. În primul rând, la nivelul măduvei se produce un proces de divergenţă, adică de răspândire a excitaţiei de la un neuron la mai mulţi neuroni. Tot aici se poate produce fenomenul de convergenţă. Pe una şi aceeaşi celulă (i.e. pe motoneuronul α) s-au pus în evidenţă un număr foarte mare de terminaţii nervoase. S-a apreciat că astfel de sinapse pot ajunge la 6000-10000 pe o singură celulă nervoasă.

În măduvă, datorită neuronilor intercalari, se întâlneşte fenomenul de postdescărcare, prin intermediul circuitelor reverberante, circuite în care influxul nervos se autoîntreţine într-o reţea neuronală. Reacţia în aceste circuite durează mai mult decât timpul de acţiune a stimulului. La nivelul măduvei se mai evidenţiază fenomenul de facilitare şi de ocluzie.

Facilitarea apare când pe un neuron acţionează un stimul subliminal. Neuronul devine mai sensibil, încât chiar şi alţi stimuli subliminali pot declanşa prin sumare un potenţial de acţiune. În această situaţie, neuronul suferă un proces de facilitare.

Fenomenul de ocluzie se întâlneşte în condiţiile în care două fibre senzitive fac sinapsa cu trei neuroni efectori (sau motoneuroni). Stimularea unei fibre senzitive dă naştere la un răspuns motor de o anumită amplitudine, dat de antrenarea a doi motoneuroni. Dacă se stimulează concomitent cele două fibre, răspunsul motor obţinut este mai mic decât suma răspunsurilor motorii apărute după stimularea separată a fibrelor. Fibra separată antrenează în răspunsul motor doi neuroni, iar, când se stimulează două fibre senzitive, răspund în loc de patru neuroni, trei neuroni motori. Deficitul aritmetic al acestei stimulări se numeşte ocluzie.

13

4.3.1 Reflexele motorii medulare

Reflexele motorii ce se încheie în măduvă sunt reflexe segmentare. Cele mai importante reflexe medulare sunt reflexele miotatice (osteotendinoase, proprioceptive) şi reflexele de flexiune (exteroceptive).

4.3.1.1 Reflexele miotatice

Reflexele miotatice se datoresc întinderii muşchiului. Numele vine de la cuvintele greceşti mios (i.e. muşchi) şi tatos (i.e. întindere). Reflexele miotatice sunt declanşate de excitarea a două tipuri de proprioreceptori, a fusurilor neuromusculare sau a corpusculilor tendinoşi Golgi. Aceşti proprioreceptori alcătuiesc capătul periferic al analizatorului kinestezic. O problematică interesantă este reprezentată de modul în care propriorecepţia kinestezică creează o schemă obiectivă integrală asupra corpului, a diferitelor sale segmente, în diversele momente de solicitare statică şi dinamică. Această schemă reprezintă un nivel bazal al coordonării psihomotorii pe care o vom aborda in extenso în subcapitolul final.

4.3.1.1.1 Fusul neuromuscularFusul neuromuscular se compune din fibre musculare modificate incluse într-o capsulă conjunctivă.

Se află într-un număr de 7-10 fibre mai subţiri şi mai scurte decât fibrele musculare striate din apropiere, denumite fibre intrafusale. În plus, se deosebesc de fibrele extrafusale prin aceea că prezintă striaţii la capete, iar nucleii sunt aglomeraţi în zona centrală. Fibrele intrafusale se divid în două categorii: fibrele sacului nuclear, cu un diametru de 20 μm, mai groase şi mai lungi, care au acumulaţi nucleii în zona mediană, şi a doua categorie de fibre care sunt mai subţiri şi mai scurte, la care nucleii sunt aşezaţi în şir indian, în linie, sunt fibrele lanţului nuclear. Fibrele intrafusale sunt fixate pe tendoane în paralel cu fibrele extrafusale.

Fusurile neuromusculare sunt dotate cu inervaţie senzitivă şi cu inervaţie motorie. În zona centrală, atât pe fibrele sacului nuclear, cât şi pe cele ale lanţului nuclear se înfăşoară o fibră nervoasă groasă Aα cu diametru până la 20μm, care-şi trimite prelungirea până în măduvă, prelungire care vine în contact direct cu motoneuronul α din coarnele anterioare ale măduvei. O colaterală a acestor fibre senzitive urcă în măduvă şi formează fasciculele spino-cerebeloase. Receptorii ce se localizează în zona centrală a fusului neuromuscular sunt proprioreceptorii propriu-zişi. Receptorii înfăşuraţi în partea mijlocie a fusului se numesc receptori anulo-spirali. Pe lângă acest receptor, mai ales pe fibrele lanţului nuclear şi mai puţin pe fibrele sacului nuclear, se găseşte receptorul eflorescent, reprezentat de o ramificaţie de la care pornesc fibre mielinice Aβ, cu diametrul de 8 μm. Aceste fibre, ajunse în măduvă, pot face sinapsa direct cu motoneuronii α sau vin în contact cu neuronii intercalari.

Fusul neuromuscular are şi o inervaţie motorie dată de fibrele Aγ care sunt şi ele de două tipuri: γ 1

(fibrele dinamice) care ajung la extremităţile fibrei sacului nuclear şi care se termină sub formă de placă motorie, şi a doua categorie reprezentată de fibrele γ2 (fibrele statice), care se termină ramificat pe fibrele lanţului nuclear. Dacă se excită motoneuronii γ1 se produce o contracţie rapidă a extremităţii fibrei intrafusale (contracţia apare ca o secusă), pe când la stimularea fibrei γ2 contracţia este lentă şi susţinută.

4.3.1.1.2 Cum funcţionează proprioreceptorii anulospirali şi eflorescenţi?

Stimularea poate fi făcută fie pasiv, fie activ. Stimularea pasivă se realizează prin alungirea muşchiului, prin tracţiune sau prin întindere. Stimularea activă se datorează contracţiei extremităţilor fibrelor intrafusale, care întind astfel zona centrală dotată cu receptori, producând astfel excitarea acestora. Excitarea receptorilor se transmite direct la motoneuronii α din coarnele anterioare ale măduvei, determinând contracţia muşchiului striat căruia aparţine fusul neuromuscular.

Ce diferenţe există între cei doi proprioreceptori anulo-spiral şi eflorescent? Când se produce o alungire pasivă a muşchiului se constată în receptorul anulospiral o descărcare foarte intensă de impulsuri în momentul iniţierii întinderii zonei centrale a fibrelor intrafusale şi impulsuri mai rare în perioada întinderii susţinute. La receptorul eflorescent, descărcările sunt mai intense când muşchiul rămâne alungit. Deci, receptorii anulo-spirali sunt receptori dinamici, ce răspund la viteza de alungire şi schimbările bruşte de lungime, pe când receptorii eflorescenţi sunt receptori statici care descarcă impulsuri tot timpul cât muşchiul este întins.

Declanşarea reflexului se produce prin ciocnirea muşchiului sau tendonului care provoacă alungirea pasivă a muşchiului. Este suficientă o întindere a muşchiului cu 0,05 mm pe o durată de 1/20 s pentru ca receptorul fusului neuromuscular să poată fi excitat. Reflexul rotulian are o latenţă de circa 20 ms. Latenţa se

14

explică nu atât prin transmiterea influxului nervos prin fibre de altfel foarte rapide Aα (120 m/s), dar, mai ales, prin întârzieri la nivelul singurei sinapse între neuronul senzitiv şi cel motor, de 0,5 ms.

4.3.1.1.3 Rolul reflexelor miotatice

Reflexele miotatice ajută, în primul rând, la menţinerea posturii verticale. Sub influenţa forţei gravitaţionale, genunchii au tendinţa să se îndoaie. Datorită poziţiei, îndoirea genunchilor determină întinderea muşchilor cvadricepşi, care vor declanşa un reflex miotatic ce produce contracţia acestor muşchi şi readucerea organismului în poziţia anterioară. Fără existenţa reflexelor miotatice poziţia ortostatică ar fi imposibilă.

În al doilea rând, reflexele miotatice fac ca răspunsurile motorii să devină line, progresive şi să nu apară răspunsuri motorii spasmodice. Scoţând din funcţie fusurile neuromotorii prin secţionarea rădăcinilor posterioare, stimulii motori corticospinali determină o serie de contracţii inegale, smucite, spasmodice. Deci, impulsurile motorii, mai ales cele de provenienţă superioară, nu au o intensitate constantă. Pe calea motorie superioară trebuie să se interpună un amortizor reprezentat de fusurile neuromotorii.

Impulsurile motorii corticale se transmit atât motoneuronilor α, cât şi motoneuronilor γ. Motoneuronii γ contractă exclusiv fibrele intrafusale în aşa fel încât, pe parcursul contracţiei muşchiului striat, fusul neuromuscular îşi păstrează sensibilitatea. Dacă s-ar excita experimental doar motoneuronul α, ar avea loc numai contracţia fibrelor extrafusale, fără contracţia fibrelor intrafusale, iar descărcările din receptorul fusului ar dispărea. În practica medicală se explorează componenta dinamică prin ciocănirea tendonului sau a masei musculare. Lipsa reflexelor osteotendinoase ne poate indica prezenţa unei leziuni medulare. Reflexul rotulian are centrul în măduva L4-L5 şi calea de conducere este asigurată de nervul crural, iar reflexul achilian are centrul în S1 şi calea de conducere este reprezentată de nervul sciatic.

4.3.1.1.4 Rolul funcţional al motoneuronilor γ

Motoneuronii γ stimulează extremităţile fibrelor intrafusale. În mod obişnuit, motoneuronii γ primesc impulsuri de la fasciculul reticulospinal, cu acţiune facilitatoare (stimulatoare). Datorită impulsurilor primite de la acest fascicul, motoneuronii γ determină contracţia extremităţilor fusului neuromuscular. Această contracţie excită receptorii anulo-spirali care vor determina excitarea motoneuronilor α (fig. 1.32).

Excitaţia motoneuronului α se transmite fibrelor extrafusale. Circuitul descris se numeşte bucla γ şi este, practic, un circuit şi jumătate. Bucla γ are importanţă în menţinerea tonusului muscular. Tonusul este starea de semicontracţie a muşchiului sau rezistenţa la modificarea poziţiei articulaţiei prin motoneuronii γ. Ca dovadă că fasciculul reticulospinal este important în menţinerea tonusului este faptul că, în cursul somnului, condiţie în care tonusul fasciculului reticulospinal scade, şi tonusul muscular scade. Invers, în stările de anxietate, reflexele miotatice sunt exagerate (e.g. reflexograma achiliană în hipertiroidism). Motoneuronii γ facilitează prin acest efect reflexele miotatice şi le exagerează.

4.3.1.1.5 Neuronii inhibitori din măduvă

În afară de influenţele facilitatoare, s-au descris şi efecte inhibitoare asupra reflexelor medulare datorită prezenţei în cornul anterior al măduvei a unor neuroni inhibitori evidenţiaţi în anul 1941 de către Renshaw. Aceste celule Renshaw primesc colaterale de la motoneuronii α din măduvă, iar prelungirile lor ajung tot la motoneuronii α de la care au primit colateralele, precum şi la motoneuronii învecinaţi. Stimularea celulelor Renshaw produce inhibarea motoneuronilor α şi a celulelor învecinate. Inhibiţia se poate exercita atât la nivelul fibrelor senzitive care fac sinapsa cu motoneuronul α, în cazul când celulele Renshaw se termină pe acestea, situaţie în care avem de a face cu o inhibiţie presinaptică, cât şi asupra pericarionilor motoneuronilor α, când celulele Renshaw fac sinapsă pe corpul celular, situaţie în care avem o inhibiţie postsinaptică sau recurentă. Mediatorul chimic dintre fibrele colaterale ale motoneuronului α şi celulele Renshaw este acetilcolina, iar între prelungirile celulelor Renshaw şi motoneuronului α este GABA (acidul gama-aminobutiric) sau glicina, mediatori inhibitori. Datorită celulelor inhibitorii Renshaw se împiedică ambalarea activităţii celulelor α şi extinderea excitării neuronilor învecinaţi, ameliorându-se astfel precizia mişcărilor. Neuronii Renshaw pot fi scoşi din funcţie prin injectarea toxinei tetanice. Ca urmare, stimulii slabi pot determina contracţii tetanice tonico-clonice. Şi stricnina produce contracţii similare, dar ea inhibă eliberarea glicinei, mediator chimic inhibitor din măduva spinării. Se consideră că neuronii Renshaw intervin în reacţiile dinamice, iar, la bolnavii cu spasmofilie, ar lipsi efectele inhibitorii ale neuronilor Renshaw.

15

Fibrele fusurilor neuromusculare sunt paralele cu cele extrafusale şi reprezintă un mecanism feed-back care menţine întinderea constantă a musculaturii.

4.3.1.1.6 Corpusculii tendinoşi Golgi

Reflexele miotatice pot fi provocate şi de corpusculii tendinoşi Golgi. Ei se află la locul de unire între muşchi şi tendon, mai mult în tendon.

Corpusculul tendinos Golgi este o prelungire periferică, extrem de ramificată şi încapsulată a unei fibre mielinice de tip Aα. Pe capsula receptorului tendinos Golgi se fixează 15-25 fibre musculare striate. Receptorul Golgi este mai puţin sensibil şi este aşezat în serie cu fibrele musculare striate. Stimularea corpusculilor tendinoşi Golgi se produce prin întinderea receptorului în cursul contracţiei musculare. Din cauza întinderii receptorului se produce o excitare a acestuia, care se conectează la nivelul măduvei cu neuronii intercalari inhibitorii, ce produc blocarea contracţiei musculare. Acest fenomen se mai numeşte reflex miotatic inversat şi are rolul de a preveni smulgerea tendonului de pe inserţia sa şi ruperea muşchiului în cursul contracţiei. Deci, contracţiile foarte puternice produc relaxarea musculară, reacţie numită autogenă.

În cazul reflexelor miotatice, excitantul natural îl constituie gravitaţia. Un reflex miotatic investigat în clinică îl reprezintă clonusul ce rezultă din oscilaţia forţei de întindere care acţionează asupra muşchiului. El poate fi uşor de evidenţiat la nivelul articulaţiilor genunchiului sau ale gleznei. Dacă ne plasăm în vârful picioarelor lăsând greutatea pe spate, muşchii gastrocnemieni se întind prin coborârea călcâielor. Stimulul de întindere este transmis de la fusurile neuromusculare ale gastrocnemianului la măduva spinării. Aceasta excită în mod reflex, prin motoneuronii respectivi, gastrocnemienii care se contractă şi ridică din nou corpul pe vârfurile picioarelor. După puţin timp, contracţia reflexă a muşchilor ia sfârşit şi corpul cade din nou pe spate, întinzând gastrocnemienii. Fusurile neuromusculare vor fi din nou excitate şi întreg ciclul se reia. Aceste oscilaţii ale reflexului miotatic constituie starea de clonus şi apare numai când reflexul este facilitat puternic prin impulsuri descendente din etajele nervoase superioare, în special din bulb.

Într-un reflex miotatic intervine întotdeauna un neuron intercalar inhibitor care blochează muşchii antagonişti, fenomen numit inhibiţie reciprocă (inervaţia se numeşte inervaţie reciprocă).

4.3.1.2 Reflexele de flexiune

Reflexele de flexiune se mai numesc reflexe exteroceptive sau reflexe nociceptive. Stimulii care le declanşează sunt mai ales stimuli algici, aplicaţi pe tegumente sau subcutanat. Receptorii tactili, presionali, termici sau dureroşi reprezentaţi de ramificaţiile nervoase libere pot declanşa reflexul de flexiune. Există în prezent indicii că şi de la nivelul musculaturii pot porni stimuli responsabili de producerea acestui reflex.

Fibrele senzitive sosite de la receptorii cutanaţi fac sinapsă cu neuronii intercalari. Unii dintre aceştia stimulează motoneuronii ce inervează muşchii flexori, în timp ce alţii inhibă activitatea motoneuronilor ce inervează muşchii extensori.

Spre deosebire de reflexele miotatice care sunt reflexe monosinaptice, reflexele de flexiune sunt polisinaptice. În calea acestor reflexe se intercalează circa 6-10 interneuroni. Prezenţa mai multor sinapse face ca perioada de latenţă a reflexului de flexiune să fie mult mai lungă. Iradierea excitaţiei se face la toţi muşchii care participă la reflexul de flexiune, iar răspândirea se face în întreaga măduvă. La om, acest reflex se poate demonstra prin stimularea algică a părţii mediene a antebraţului, care produce o flexie, dar şi abducţie. Excitarea pe partea dorsală determină extensia braţului şi o abducţie.

Propagarea excitaţiei se face prin neuronii intercalari prin procesul de divergenţă sau convergenţă. Răspândirea excitaţiei a fost demonstrată de Pfluger pe broasca spinală. În funcţie de intensitatea stimulului, se produce iradierea în măduvă a excitaţiei. Pfluger a luat broasca spinală şi i-a introdus laba piciorului într-o soluţie slab acidulată, constatând retracţia numai a labei. La o soluţie mai acidulată are loc retracţia membrului posterior în întregime. Când soluţia este mai acidă, în reacţia de răspuns sunt antrenate ambele membre posterioare. Un agent şi mai nociv determină iradierea excitaţiei şi la membrele anterioare. În sfârşit, aciditatea foarte puternică produce generalizarea contracţiei, care interesează şi coloana vertebrală.

Pfluger a demonstrat astfel legile activităţii medulare ce se referă la amplitudinea reacţiilor: legea localizării, unilateralităţii, bilateralităţii, iradierii, a generalizării şi coordonării. Prin circuitul de neuroni intercalari are loc şi inhibiţia reciprocă, în sensul că muşchii antagonişti sunt inhibaţi.

Reflexele de flexiune recrutează toate căile medulare, chiar şi pe cele implicate în alte activităţi, din cauză că aceste reflexe sunt provocate mai ales de factori nocivi. Reflexele de flexiune sunt asociate cu reflexele de extensie încrucişată. Când se produce flexia într-un membru apare extensia în membrul opus. Această reacţie apare după 200-500 ms, ceea ce trădează faptul că, pe traiectul reflexului de extensie

16

încrucişată, există un număr mare de neuroni intercalari. În cadrul reflexelor de flexiune, mai ales cele ale membrului inferior au importanţă la om. Pe fondul reflexului de flexie deja descris, impulsurile aduse de neuronii senzitivi de la membrul stimulat trec în partea opusă a măduvei (având la bază mecanismul inervaţiei reciproce a centrilor nervoşi). Aici, prin intermediul unor neuroni intercalari, se inhibă motoneuronii muşchilor flexori şi se stimulează neuronii muşchilor extensori. Datorită acestui reflex se produce susţinerea membrului inferior care suportă greutatea corpului în ortostatism şi în mers. Postdescărcările în reflexele de extensie încrucişată sunt mai îndelungate, ajutând organismul pentru îndepărtarea agentului nociv. Cel mai tipic este reflexul la atingerea unei suprafeţe fierbinţi sau înţepătură, în care apare reflexul de flexie.

Reflexele de flexiune se explorează prin zgârierea pielii cu un ac. Avem astfel reflexul cutanat abdominal, în care se produce zgârierea segmentară a pielii abdominale şi în care se observă contracţia muşchilor abdominali, mai ales a dreptului abdominal. Un alt reflex polisinaptic investigat este reflexul cremasterian, declanşat prin iritarea pielii de pe suprafaţa internă a coapselor. Se constată contracţia muşchiului cremaster care ridică scrotul. Şi, în fine, un al treilea reflex este reflexul cutanat plantar, în care se irită marginea externă a plantei. Apare o flexie plantară a degetelor.

4.3.2 Reflexele ritmice medulare intersegmentare

Aceste reflexe se datorează prezenţei unor neuroni intercalari propriospinali. Pericarionul acestor neuroni se află în măduvă, prelungirile ies în substanţa albă, se extind la câteva metamere, dar nu părăsesc măduva, formând, deci, căi propriospinale. Căile intersegmentare sunt responsabile de coordonarea activităţii motorii a membrelor inferioare şi superioare, precum şi a activităţii muşchilor gâtului. Declanşarea reflexelor intersegmentare este făcută de stimulii tactili şi stimulii porniţi de la receptorul eflorescent din fusul neuromuscular. Receptorii anulo-spiral şi corpusculii Golgi nu sunt implicaţi în acest reflex. Dintre reflexele ritmice intersegmentare amintim reflexul de grataj şi reflexul de locomoţie.

Reflexul de grataj este un reflex complex la care participă circa 20 de muşchi. Reflexul constă în localizarea şi îndepărtarea agentului prurigen. Pentru efectuarea acestui lucru se deplasează membrul posterior sau superior în zona factorului iritant. Urmează mişcările de du-te vino ale membrului datorită intrării în acţiune a unor circuite reverberante, în care sunt excitaţi ritmic agonişti, apoi antagonişti. Mişcările labei sunt comandate de circuite reverberante din măduvă.

Reflexul de locomoţie. Reflexul de locomoţie poate fi demonstrat şi pe un animal spinal, cu secţiunea măduvei la nivelul C4-C5. La un astfel de animal suspendat într-un hamac, este suficientă atingerea labei pentru a începe mişcările de locomoţie alternative ale celor patru labe, care mimează mersul, ca şi cum s-ar deplasa pe un suport solid. De aici reiese că programul reflexelor de locomoţie se află în măduva spinării. La copilul mic, când face primii paşi, se activează centrii locomotori spinali de către stimulii cutanaţi tactili plantari, prin circuite reverberante medulare. Pe măsură ce sistemul nervos se maturizează, centrii motori medulari ajung sub comanda centrilor mezencefalici şi centrilor motori corticali. La adult, centrii medulari nu pot comanda reflexul locomotor.

4.3.3 Şocul spinal

Funcţiile măduvei se studiază pe animalele spinale, cu măduva spinării integră şi secţiunea acesteia la C4-C5 pentru a se menţine respiraţia spontană prin nervul frenic. Imediat după secţionare are loc o inhibiţie a tuturor activităţilor medulare, inhibiţie explicată prin faptul că, sub zona de secţiune, neuronii medulari se hiperpolarizează (potenţialul de repaus creşte cu circa 6 mV). După secţionarea măduvei se instalează o paralizie flască, prin dispariţia tonusului muscular. Tonusul dispare deoarece nu ajung la motoneuronii γ impulsuri facilitatoare de la formaţiunea reticulară. În acelaşi timp, se suprimă sensibilitatea şi sunt blocate reflexele somatice şi vegetative. Dintre reflexele vegetative compromise amintim reflexul vasomotor, abolirea lui determinând scăderea presiunii arteriale. Presiunea arterială se menţine prin impulsuri simpatice pornite din coarnele laterale ale măduvei din regiunea T1-L2. Ori de câte ori secţiunea se face în zona toracală superioară, după secţiune se produce prăbuşirea presiunii arteriale (i.e. presiunea maximă ajunge la 40-50 mm Hg). Prăbuşirea presiunii arteriale durează câteva zile. Atât la animale, cât şi la om, presiunea arterială revine în anumite limite după şoc. Durata şocului depinde de gradul de evoluţie a animalului. La broască, şocul spinal dispare după câteva secunde, apărând o hiperreflexie timp de 2-5 min. La câine şi pisică, şocul durează 1-2 ore, la maimuţe câteva zile. La om, şocul spinal durează în medie trei săptămâni.

În timpul revenirii din şocul spinal, activitatea medulară este reluată treptat. Unul dintre primele activităţi reflexe care se pot constata este reflexul cutanat plantar inversat. Acest reflex cutanat plantar

17

inversat se numeşte semnul lui Babinski. Semnul lui Babinski se întâlneşte în mod normal la copii, până când încep să meargă. La copil, acest semn denotă o lipsă de mielinizare a căii piramidale până la nivelul S 1. Reflexele cutanate plantare se încheie la nivelul S1.

Presiunea arterială revine după un timp mai scurt, dar lipsesc reflexele baroreceptoare, reflexe influenţate de variaţiile presiunii arteriale. Aceste căi sunt întrerupte, motiv pentru care presiunea arterială are un caracter instabil. Activitatea glandelor sexuale (ovar şi testicule) continuă pentru că acestea se află sub comandă hormonală. La femei este posibilă sarcina, iar la bărbaţi, imediat după secţionarea măduvei, se produce o erecţie îndelungată, o stare de priaprism datorită hiperpolarizării motoneuronilor din măduva sacrală, centrul erecţiei.

Revenirea activităţii medulare se trădează prin creşterea tonusului muscular. Piciorul adoptă o poziţie uşor flectată. Din cauza revenirii tonusului, nu se produc atrofii musculare ca în cazul denervării muşchiului. În faza de revenire a reflexelor există posibilitatea unor stări de hiperreflexie. Astfel, la stimularea tactilă sau nociceptivă uşoară a tegumentelor plantei se produce tripla reacţie: flectarea piciorului pe gambă, a gambei pe coapsă şi a coapsei pe abdomen, iar la stimularea mai puternică a coapsei apare reflexul în masă. În această situaţie, se produce tripla reacţie la membrul stimulat de aceeaşi parte, care iradiază la membrul opus, reacţie care va interesa şi micţiunea, defecaţia, creşterea presiunii arteriale şi transpiraţii profunde. Reacţia are importanţă la aceşti bolnavi pentru că ei îşi pot astfel controla micţiunea sau defecaţia prin ciupirea coapsei.

Putem concluziona că măduva prezintă o activitate reflexă proprie. Activitatea reflexă a măduvei este însă coordonată în mod continuu de etajele supraadiacente măduvei, de aşa-numitele zone suprasegmentare ale coordonării activităţii motorii.

4.4 Controlul suprasegmentar al activităţii reflexe medulare Reflexele segmentare medulare sunt coordonate prin căile descendente de către centrii nervoşi

encefalici. Aceste zone au efecte facilitatoare sau inhibitoare asupra interneuronilor medulari şi, prin intermediul acestora, asupra excitabilităţii motoneuronilor din coarnele anterioare ale măduvei.

Deasupra măduvei se plasează trunchiul cerebral alcătuit din bulb, protuberanţă şi mezencefal. Trunchiul cerebral este o prelungire a măduvei spinării în interiorul cavităţii craniene. Funcţiile senzitive şi motorii ale organismului depind în bună măsură de activitatea trunchiului cerebral. Trunchiul cerebral joacă un rol extrem de important în controlul activităţilor vitale ale organismului cum ar fi: controlul respiraţiei, al activităţii aparatului cardiovascular, al activităţii tubului gastrointestinal, în menţinerea echilibrului, în coordonarea mişcărilor globului ocular ş.a..

Rolul trunchiului cerebral în motricitate este implicat în menţinerea poziţiei şi stării de echilibru a corpului în repaus şi în mişcare. Acest rol se exercită prin două tipuri de reflexe: statice şi statokinetice. Reflexele statice permit menţinerea posturii şi redresarea corpului în momentul în care starea de echilibru a fost perturbată. Reflexele stato-kinetice joacă rol în păstrarea echilibrului corpului aflat în mişcare. Ele îşi exercită rolul funcţional mai ales în cursul unor mişcări neuniforme, cum ar fi accelerările sau încetinirea mişcărilor liniare sau angulare.

Controlul activităţilor reflexe al formaţiunilor nervoase superioare măduvei a fost evidenţiat prin secţionarea căilor descendente la diferite niveluri ale axului cerebro-spinal. Secţiunea măduvei spinării la nivelul C4-C5 întrerupe legătura dintre centrii nervoşi superiori şi măduvă, care se soldează cu o perioadă de şoc spinal, după care măduva îşi reia activitatea sa reflexă autonomă. Un astfel de preparat experimental este denumit animal spinal.

Secţiunea efectuată între bulb şi punte ne evidenţiază efectul pe care-l joacă nucleii vestibulari asupra motoneuronilor medulari. Această secţiune duce la exagerarea tonusului muscular mai ales în muşchii antigravitaţionali (extensori) şi apariţia stării de opistotonus caracterizată prin curbarea coloanei vertebrale şi extensia rigidă a membrelor.

Secţiunea efectuată în zona mijlocie a mezencefalului, între coliculii cvadrigemeni, efectuată de Sherrington în 1906, duce la obţinerea rigidităţii de decerebrare caracterizată printr-o contracţie foarte puternică a extensorilor. Întregul corp al animalului devine rigid. Apare o hiperextensie a coloanei vertebrale, a celor patru membre care devin extrem de rigide.

O secţiune efectuată sub talamus, situată deasupra mezencefalului duce la obţinerea animalului mezencefalic, pe care se studiază rolul mezencefalului în motricitate.

Secţiunea înaintea talamusului duce la preparatul numit talamic, iar îndepărtarea cortexului cerebral duce la preparatul numit animal decorticat. La acest animal se observă creşterea tonusului extensorilor membrelor de partea opusă a leziunii encefalice.

18

4.4.1 Rigiditatea de decerebrare

Baza morfologică a producerii rigidităţii de decerebrare se află în formaţiunea reticulară a trunchiului cerebral, producându-se prin mecanisme reflexe. Mecanismul reflex este proprioceptiv deoarece rigiditatea musculară dispare din zona în care se practică secţiunea rădăcinilor posterioare ale măduvei. Formaţiunea reticulară a trunchiului cerebral include câţiva nuclei de la care pornesc căi descendente cu rol facilitator asupra activităţii motoneuronilor medulari. Aceşti nuclei sunt nucleii vestibulari de la nivelul bulbului şi nucleul roşu şi substanţa neagră de la nivelul mezencefalului.

S-a observat că rigiditatea de decerebrare apare numai atunci când secţiunea se produce caudal de nucleu roşu. Dacă secţiunea se practică deasupra acestuia, ca în cazul animalului mezencefalic, tonusul muscular rămâne normal. Stimularea fasciculului rubrospinal excită motoneuronii α şi γ ai muşchilor flexori. Dacă nucleul roşu este distrus, nu apare rigiditate.

Nucleii vestibulari bulbari, prin fasciculul vestibulo-spinal, produc excitarea motoneuronilor α şi γ a muşchilor extensori. Excitarea nucleilor vestibulari produce contracţia muşchilor extensori de aceeaşi parte cu nucleii excitaţi. Aceste efecte persistă şi după secţionarea rădăcinilor posterioare, ceea ce ne arată că efectele facilitatoare ale nucleului vestibular se exercită mai ales asupra motoneuronilor α ai muşchilor extensori, din coarnele anterioare ale măduvei. Nucleii vestibulari coordonează reflexele antigravitaţionale. Aceşti nuclei intervin în reflexele de redresare, în care se produce contracţia muşchilor extensori de partea în care se înclină brusc corpul. Reflexele vestibulare au rol în menţinerea echilibrului. Mai trebuie să amintim două fapte experimentale:

se observă dispariţia hipertoniei musculare la animalul cu rigiditate de decerebrare în momentul în care se face o secţiune sub nucleii vestibulari;

remarcăm lipsa rigidităţii de decerebrare la animalul mezencefalic, la care tonusul muscular rămâne normal. Din aceste observaţii experimentale putem conchide că între aceste două secţiuni se află structurile

responsabile de apariţia rigidităţii de decerebrare. Această structură a fost evidenţiată şi studiată în 1946 de Magoun şi Rhines şi este formaţiunea reticulară a trunchiului cerebral. Din punct de vedere funcţional, formaţiunea reticulară este organizată într-un sistem activator ascendent şi două sisteme descendente: unul facilitator şi altul inhibitor. În controlul activităţii reflex medulare un rol îl joacă sistemele descendente ale formaţiunii reticulare. Deci, avem două sisteme descendente ale formaţiei reticulare:1. Sistemul facilitator descendent este localizat în porţiunea dorsală şi laterală a trunchiului cerebral şi se întinde în întreg trunchiul cerebral de la hipotalamus până la bulb. Stimularea acestei zone a formaţiunii reticulare determină exagerarea reflexelor medulare extensoare, instalându-se o stare foarte asemănătoare cu rigiditatea de decerebrare şi inhibarea concomitentă a reflexelor de flexiune. 2. Sistemul inhibitor descendent al formaţiei reticulare este localizat în partea ventrală şi mediană a bulbului. Excitarea acestei zone din formaţiunea reticulară bulbară va duce la dispariţia rigidităţii la un animal cu rigiditate de decerebrare. Stimularea la un animal normal duce la inhibarea reflexelor miotatice şi a reflexelor de flexiune medulare.

Sistemul facilitator descendent al formaţiei reticulare descarcă impulsuri în mod spontan, pe când cel inhibitor este, de fapt, o staţie de releu pentru impulsurile ce sosesc pe căile descendente de la centrii nervoşi superiori. Rigiditatea de decerebrare se explică prin abolirea influenţelor inhibitoare ale sistemului nervos central asupra formaţiunii reticulare a trunchiului cerebral. Astfel de impulsuri inhibitoare pornesc din: 1) cortexul motor din aria 4S (supresoare) aflată anterior de aria motorie precentrală din lobul frontal; 2) de la corpii striaţi ai nucleilor bazali (nucleul caudat şi putamen); 3) de la suprafaţa anterioară a cerebelului.

Decorticarea creşte tonusul extensorilor membrelor inferioare de partea opusă. Dacă se distrug nucleii mezencefalici, tonusul extensorilor creşte şi în membrele superioare. De aici rezultă rolul reglator, inhibitor, pe care-l exercită cortexul cerebral şi nucleii mezenecefalici asupra nucleilor vestibulari bulbari.

Prin secţionarea intercoliculară mediomezencefalică se rupe echilibrul fiziologic între cele două sisteme descendente ale formaţiunii reticulare, în favoarea efectelor facilitatoare, prin abolirea influenţelor inhibitoare corticale, subcorticale şi cerebeloase. Prin rigiditatea de decerebrare şi explicarea mecanismului său de producere s-au descoperit, de fapt, mecanismele reflexe care ajută persoana să-şi susţină greutatea corporală împotriva gravitaţiei.

În formaţiunea reticulară a trunchiului cerebral sunt integrate informaţiile senzitive, aferenţele vestibulare asupra echilibrului, comenzile motorii corticale şi din nucleii bazali şi semnalele asupra mişcării corpului, din cerebel. Cu ajutorul acestui mare aflux de informaţii, formaţiunea reticulară controlează multe activităţi motorii involuntare şi participă la menţinerea posturii şi echilibrului.

Reflexele bulbare de reglare a tonusului musculaturii extensoare au ca punct de plecare proprioceptorii musculari şi receptorii vestibulari din urechea internă.

19

4.5 Analizatorul vestibular

4.5.1 Receptorii vestibulari

Topografic, aparatul vestibular se află amplasat în porţiunea posterioară a labirintului osos. Este alcătuit din trei canale semicirculare aşezate perpendicular unul pe celălalt şi din utriculă şi saculă. În vestibulul osos se află amplasat vestibulul membranos, o formaţiune de conducte şi saci membranoşi umpluţi cu endolimfă. Endolimfa este un lichid sărac în Na+, dar bogat în K+. În afara labirintului membranos se găseşte perilimfa. Perilimfa are o compoziţie asemănătoare cu lichidul cefalo-rahidian (LCR). În interiorul vestibulului membranos se află situaţi receptorii vestibulari. Ei sunt amplasaţi atât în canalele semicirculare, cât şi în utriculă şi saculă. Zona de implantare a canalelor semicirculare în utriculă este mai dilatată, formând ampula canalelor semicirculare. În interior se găseşte o creastă epitelială, deasupra căreia se găseşte o substanţă gelatinoasă de natură polizaharidică în formă de coif, numită cupulă. Această substanţă este secretată de celulele de susţinere din crestele ampulare. La nivelul crestelor ampulare se găsesc celulele receptoare care, din punct de vedere morfologic, sunt formate din două tipuri de celule:1. Celulele receptoare sub formă de butelie, prezentând la capătul apical o mulţime de cili. Se descriu două tipuri de cili. La o extremitate, un cil mai gros, terminat sub formă de măciucă numit chinocil. Pe lângă acest cil mai sunt 60-100 de cili mai subţiri, care scad în lungime pe măsură ce se îndreaptă spre capătul opus al chinocilului, numiţi stereocili. Se descrie o membrană foarte subţire care uneşte toţi stereocilii, greu vizibilă şi la microscopul electronic. Toate celulele sunt îndreptate cu chinocilul spre utriculă. Celulele în formă de butelie sunt cuprinse într-o terminaţie nervoasă senzitivă ca într-o cupă constituită din dendritele neuronilor din ganglionul Scarpa. Astfel de celule sunt aglomerate în special pe coama crestei ampulare.2. A doua categorie de celule receptoare sunt sub formă cilindrică. Şi ele sunt prevăzute în zona aplicală cu chinocil şi sterocili. Acest tip de celulă receptoare vine în contact cu fibrele senzitive dendritice din ganglionul Scarpa, dar numai în zona bazală a acestuia. Încă nu s-a putut stabili care sunt diferenţele funcţionale între cele două tipuri de celule receptoare.

4.5.1.1 Mecanismul transducţiei în celulele receptoare vestibulare

Apropierea sterocililor de chinocil duce la depolarizarea celulei receptoare de la –60 mV la –50 mV. Când stereocilii se îndepărtează de chinocil, are loc o hiperpolarizare.

În zona apicală a celulelor şi chiar în vârful stereocililor se găsesc canale ionice mecanosensibile. Când stereocilii se înclină spre chinocil, canalul persistă mai mult timp deschis. Canalele acestea au un diametru mare de circa 0,7 nm şi nu sunt specifice pentru un anumit ion. Dar, deoarece în endolimfă ionii de K+ sunt în concentraţie mai mare, ei vor pătrunde cu precădere în celulă. Penetrarea ionilor de K + dă naştere la potenţialul generator. Potenţialul generator măreşte permeabilitatea celulei în zona bazală pentru ionii de Ca2+, care va determina eliberarea unui mediator chimic, ce impresionează fibrele senzitive, transmiţând în continuare impulsurile până la nucleii vestibulari. Acelaşi tip de receptori îi întâlnim şi în maculele otolitice din utriculă şi saculă. În utriculă sunt plasaţi într-un plan orizontal, iar în saculă în plan vertical. Celulele receptoare din maculele otolitice sunt acoperite de o membrană otolitică formată din fibre de colagen, care cuprind în structura lor otolitele. Otolitele sunt formate din cristale de carbonat de calciu, au un diametru de aprox. 19 μm şi sunt de trei ori mai dense decât substanţa gelatinoasă ( i.e. 2,95 g/cm3). Otolitele apasă în permanenţă pe celulele receptoare şi în repaus, când nu există mişcare a cililor în ampulele canalelor semicirculare sau ale otolitelor, celulele receptoare prezentând descărcări tonice cu o frecvenţă de circa 200 impulsuri/s.

4.5.1.2 Stimularea receptorilor vestibulari

Crestele ampulare sunt impresionate de vitezele angulare (de rotirea organismului). Pentru a avea loc excitarea receptorilor, rotirea trebuie să se facă cu o viteză de cel puţin un grad pe secundă. În momentul iniţierii rotaţiei, la începutul ei, endolimfa rămâne în urmă, datorită inerţiei, determinând o înclinare a crestei epiteliale care conţine receptorii, care se înclină ca o uşă batantă. Datorită înclinării acestei creste, se produce fie depolarizarea, fie hiperpolarizarea celulelor receptoare. După 15-20 s endolimfa ajunge la aceeaşi viteză de rotaţie cu corpul şi excitaţia dispare. În momentul opririi mişcării de rotaţie, endolimfa îşi continuă mişcarea încă aproximativ 20-30 s, înclinând stereocilii în sens opus, apoi se opreşte. Odată cu mişcarea de rotaţie se produce o creştere a tonusului extensor în direcţia rotaţiei. În acelaşi timp, se observă mişcarea sacadată a globilor oculari numită nistagmus. Nistagmusul este datorat unui reflex vestibulo-ocular.

20

Nistagmusul poate fi orizontal, vertical şi rotator, după planul canalului semicircular excitat. Nistagmusul orizontal are două componente: una lentă şi alta rapidă. În momentul iniţierii mişcării de rotaţie, mişcarea lentă a globilor oculari se face în sensul opus rotaţiei, parcă s-ar încerca fixarea imaginii pe un obiect imobil în timpul rotaţiei. Mişcarea rapidă se face în acelaşi sens cu rotaţia, similar cu încercarea de abordare de noi câmpuri vizuale.

În momentul opririi mişcării de rotaţie, sensul mişcării lente şi al celei rapide se schimbă. Mişcarea lentă este comandată de aparatul şi de nucleii vestibulari, iar mişcarea rapidă de un centru din trunchiul cerebral.

Faptul că nu impresiile vizuale sunt cele care provoacă nistagmusul reiese din observaţiile că există nistagmus şi la nevăzători sau la persoanele care au ochii închişi şi la care se percep mişcările nistagmice prin palparea pleoapelor în timpul rotirii corpului.

4.5.2 Calea de conducere a analizatorului vestibular

Pericarionul căi se găseşte în ganglionul Scarpa situat pe traiectul nervului vestibular, ramură a nervului VIII cranian, nervul acustico-vestibular. Dendritele acestui neuron culeg excitaţiile de la nivelul receptorilor vestibulari, iar axonii care formează nervul acustico-vestibular se termină în cei patru nuclei vestibulari din bulb (superior, inferior, lateral şi median).

La nivelul nucleilor vestibulari se găseşte deutoneuronul căii vestibulare. Axonii acestor neuroni transmit impulsurile înspre:

motoneuronii muşchilor extensori prin fasciculul vestibulo-spinal ; la nucleii oculomotori (III) trohlear (IV) şi abducens (VI) prin fasciculul longitudinal median;

datorită acestor impulsuri privirea poate fi aţintită pe un obiect staţionar în timpul rotirii corpului;

la cerebel, la nucleii fastigiali, la lobul floculo-nodular şi la uvulă; leziunile lobului floculo-nodular şi ale nucleului fastigial dau naştere la tulburări identice cu lezarea canalelor semicirculare; utricula şi sacula sunt conectate cu uvula;

la formaţiunea reticulară; prin fasciculul reticulo-spinal influenţează, de asemenea, motoneuronii musculaturii extensoare;

la hipotalamus; fibrele proiectate aici sunt responsabile de apariţia răului de mişcare; la nucleii vestibulari de partea opusă, ceea ce permite prelucrarea semnalelor bilaterale din cele

două aparate vestibulare; la cortex prin intermediul talamusului, unde se realizează perceperea conştientă a mişcării şi

orientării în spaţiu.

4.5.3 Segmentul central al analizatorului vestibular

Segmentul central al analizatorului vestibular este puţin cunoscut. După unii, proiecţia corticală ar avea loc în lobul temporal în porţiunea posterioară a ariei auditive primare, iar, după alţi autori, în partea inferioară a lobului parietal, în profunzimea şanţului lateral, pe partea mediană a acestei fisuri.

4.5.4 Mecanismul de producere a nistagmusului

La rotirea capului în plan orizontal de la stânga la dreapta, în creasta ampulară a canalului semicircular orizontal din dreapta, ca urmare a inerţiei endolimfei, stereocilii se apropie de chinocil şi are loc depolarizarea celulei receptoare. De la acest nivel excitaţia se transmite, prin nervii vestibulari, la nucleul nervului oculomotor (III) de aceeaşi parte, şi la nucleul nervului abducens (VI) de partea opusă. În aceste condiţii, se contractă muşchiul drept intern al ochiului drept şi muşchiul drept extern al ochiului stâng.

În creasta ampulară a canalului semicircular orizontal din stânga, mişcarea endolimfei îndepărtează stereocilii de chinocil şi, astfel, are loc o hiperpolarizare a receptorilor. Semnalul inhibitor este transmis muşchiului drept intern de la ochiul stâng şi muşchiului drept extern de la ochiul drept, care se vor relaxa. Rezultatul este deplasarea globilor oculari în sens invers mişcării de rotaţie a corpului. Mişcarea lentă este spre stânga, iar cea rapidă spre dreapta.

În cazul nistagmusului postrotator, datorită mişcării de sens opus a endolimfei sunt excitate celulele receptoare din urechea stângă şi inhibate cele din urechea dreaptă, deci, mişcarea globilor oculari se face în sensul mişcării anterioare de rotaţie a corpului. Mişcarea lentă este spre dreapta, iar cea rapidă spre stânga.

Nistagmusul spontan se produce în cazul leziunilor de la nivelul aparatului vestibular de o singură parte. Componenta lentă a nistagmusului indică aparatul vestibular lezat. Excitarea receptorilor canalelor

21

semicirculare este însoţită de o hiperexcitabilitate a sistemului vegetativ parasimpatic. Aceste reacţii se explică prin vecinătatea nucleilor de origine a vagului situaţi în apropierea nucleilor vestibulari. Hiperexcitabilitatea vagală se trădează prin vertij, care este senzaţia ireală de învârtire a obiectelor din jurul nostru sau senzaţia de învârtire a corpului nostru faţă de obiectele din jur. În acelaşi timp, se instalează senzaţia de greaţă, transpiraţii, rărirea pulsului, hipotensiune şi vărsături.

Nistagmusul optokinetic este produs de obiectele în mişcare din faţa ochilor (e.g. privirea peisajului în timpul deplasării unui vehicul). Nistagmusul optokinetic, denumit şi nistagmusul de tren, este fiziologic şi apare când se derulează în faţa ochilor, rapid şi succesiv obiecte multiple sau un colaj de imagini. Mişcarea lentă se datorează fixării privirii asupra unui reper în mişcare, până când imaginea lui devine clară, apoi, printr-o mişcare rapidă, se abordează un nou reper vizual. Frecvenţa mişcărilor sacadate este de 2-3 mişcări pe secundă. Informaţiile optokinetice şi cele ale aparatului vestibular care provoacă nistagmusul, amintit mai înainte, converg pe acelaşi neuron din nucleii vestibulari.

4.5.5 Răul de mişcare

Răul de mişcare (kinetozele) apare în urma unei stimulări fiziologice a aparatului vestibular în condiţii inadecvate, din cauza discrepanţei între aferenţele vizuale şi cele vestibulare. Adaptarea aparatului vestibular se realizează doar în anumite limite. Adaptarea receptorilor apare doar în condiţiile unei rotaţii de 6-7/min. Peste 10 rotaţii/min adaptarea nu se mai produce. Se observă însă un proces de obişnuinţă prin antrenament. Acest lucru se poate observa la balerine, la patinatori, la gimnaşti, la care se pot realiza în jur de 200 rotaţii/min, urmată de oprirea bruscă a mişcării de rotaţie şi reluarea activităţii în continuare.

4.5.6 Stimularea maculelor otolitice

Maculele detectează acceleraţia liniară sau a forţei gravitaţionale în repaus. Utricula joacă un rol important şi în detectarea poziţiei capului în condiţii statice, în timp ce sacula, care nu participă la menţinerea echilibrului şi posturii, are funcţii încă puţin cunoscute. Stimularea se produce datorită alunecării membranei otolitice pe epiteliul receptor.

Celulele receptoare din maculele otolitice au o orientare în diferite direcţii, încât înclinarea capului într-o anumită direcţie determină excitarea numai a anumitor celule, care informează sistemul nervos central asupra poziţiei capului în raport de forţa gravitaţională.

În repaus, cu capul în poziţie dreaptă, otolitele exercită o presiune şi o îndoire uniformă a cililor, producând acele descărcări unice care vor fi egale în ambele utricule. Stimularea depinde aici nu de mişcarea endolimfei, ci de densitatea otolitelor care vor deforma membrana otolitică şi, în consecinţă, determină îndoirea cililor celulelor receptoare. Acceleraţia liniară produce deplasarea otolitelor. În consecinţă, otolitele se vor deplasa din cauza inerţiei şi a forţei gravitaţionale. Deplasarea se va face în partea opusă sensului de acceleraţie liniară, nu în acelaşi sens ca în cazul aplecării capului. Înclinarea capului sau schimbarea unghiului de poziţie a capului determină mişcarea otolitelor, producând distorsiunea membranei otolitice. Maculele otolitice au rol în menţinerea posturii şi echilibrului. Distrugerea ambelor macule otolitice determină reducerea tonusului muscular.

4.6. Menţinerea poziţiei de echilibru În cele expuse până aici am arătat modul în care participă măduva spinării la funcţia somatomotorie,

rolul bulbului prin sistemul său reticular descendent inhibitor şi al nucleilor vestibulari, rolul trunchiului cerebral prin formaţia reticulară descendentă facilitatoare, precum şi rolul analizatorului vestibular în motricitate. Vom discuta în continuare participarea mezencefalului la funcţia somatomotorie.

Parte integrantă a trunchiului cerebral prin cele două formaţiuni ale sale, tectală şi pedunculară, mezencefalul s-a manifestat încă de la începutul evoluţiei sale filogenetice ca un ansamblu funcţional efector, fiind supranumit aparat protokinetic. Mezencefalul, prin partea pedunculară, participă la integrarea funcţiei somatomotorii, în special prin sistemul extrapiramidal, iar, prin regiunea tectală, este un important centru reflex al vederii (prin tuberculii cvadrigemeni anteriori). Vom discuta în cele ce urmează locul pe care îl ocupă mezencefalul în activitatea reflexă normală a reflexelor statice, de postură, de redresare şi statokinetice.

O persoană adultă sau un animal îşi păstrează poziţia de echilibru fără să obosească. Pentru păstrarea poziţiei verticale este necesară respectarea unei condiţii fizice şi anume proiectarea centrului de greutate în interiorul poligonului de susţinere. Dar simpla menţinere a acestei reguli nu dă posibilitatea asigurării poziţiei corpului în ortostatism. Această observaţie o putem realiza punând un cadavru proaspăt, care nu are

22

încă rigiditatea cadaverică, în poziţia în care se respectă legea fizică mai sus enunţată. Se observă căderea cadavrului cu plasarea articulaţiilor în cele mai bizare poziţii. Prăbuşirea cadavrului se datorează faptului că articulaţiile cedează. Poziţia ortostatică se menţine datorită contracţiilor musculaturii antigravitaţionale care fixează articulaţiile. Imobilizarea articulaţiilor se datorează contracţiei musculaturii flexoare şi extensoare. Acestea sunt reacţiile statice sau de postură. Ele menţin poziţia ortostatică. În cursul vieţii cotidiene, adesea, poziţia corpului poate fi deranjată. Readucerea corpului în poziţia ortostatică se datorează reacţiilor de redresare.

Receptorii de la care pornesc reacţiile statice şi de redresare sunt: proprioceptorii, exteroceptorii, receptorii vestibulari şi receptorii vizuali.

4.6.1 Reacţiile statice şi de postură

În contact cu solul, musculatura membrelor inferioare se contractă. Aceasta este reacţia de susţinere, produsă prin impulsurile proprioceptive. Din cauza greutăţii corpului, în contact cu solul, se produce o extensie a musculaturii flexoare a degetelor şi, printr-un reflex miotatic, se contractă flexorii şi extensorii, datorită stimulării fusurilor neuromusculare. Această reacţie duce la imobilizarea articulaţiilor. După secţionarea tendoanelor flexorilor degetelor, reacţia de susţinere este suprimată. Anestezia exteroreceptorilor cutanaţi plantari suprimă, de asemenea, această reacţie, făcând imposibilă poziţia ortostatică şi relevând astfel rolul exteroreceptorilor în realizarea acestei poziţii.

În momentul susţinerii pe plantă, muşchii flexori sunt întinşi, provocând o contracţie a extensorilor şi imobilizând astfel articulaţiile. Aceste reacţii, alături de reacţiile de postură, sunt prezente şi la animalele mezencefalice,.

La om, ortostatismul este rezultatul unor lungi învăţări stadiale, a unor reflexe statice. Copilul, la început, învaţă să-şi menţină poziţia capului, apoi să-şi controleze muşchii trunchiului, apoi mersul şi, în final, reuşeşte să se menţină în poziţie ortostatică fără a fi susţinut.

În funcţie de greutatea suportată de organism se produce o contracţie a musculaturii antigravitaţionale. Această reacţie de adaptare se face tot prin impulsuri pornite de la proprioreceptori. Reacţia de adaptare la încărcătură are loc prin înclinarea trunchiului în poligonul de susţinere nou format prin purtarea greutăţii.

De la nivelul proprioceptorilor cefei pornesc apoi impulsuri reflexe tonice care inhibă receptorii vestibulari şi determină adoptarea unei anumite poziţii. Atunci când capul are o poziţie anormală faţă de trunchi sau invers, a trunchiului faţă de cap, se produce prin reflexe inconştiente o reajustare şi o aliniere a unor segmente ale corpului în raport cu alte porţiuni ale acestuia. Astfel, în reacţia de adaptare a corpului faţă de cap, în momentul aplecării extremităţii cefalice se produce flectarea membrelor anterioare şi extensia celor posterioare. La flectarea capului reacţiile sunt inverse.

Dat fiind variabilitatea receptorilor implicaţi în declanşarea unor astfel de reacţii statice şi de postură, începând de la cei vestibulari, proprioreceptori şi exteroreceptori, căile aferente, centrii reflecşi şi căile eferente ale arcurilor reflexe puse în joc diferă de la un reflex la altul, având drept consecinţă antrenarea unor grupe musculare reglate tonic prin diverşi centrii reflecşi situaţi în trunchiul cerebral, mai ales la nivelul mezencefalului.

4.6.2 Reacţiile de redresare

Aceste reacţii readuc centrul de greutate în poligonul de susţinere în momentul în care poziţia de echilibrare a fost perturbată.

Reacţiile de redresare ale capului. Poziţia capului cu nasul înainte şi urechile în sus dă posibilitatea omului şi animalului de a recepţiona cel mai rapid şi mai fidel stimulii din mediul înconjurător care se adresează aparatului vestibular, acustic şi vizual. Din aceste motive, animalul, în orice poziţie s-ar afla, îşi redresează în primul rând capul. Un astfel de fenomen se observă la animalele suspendate în aer cu capul în jos. În orice poziţie am ţine animalul, el îşi redresează mai întâi capul. Această redresare a capului se produce şi după distrugerea aparatului vestibular Dar un astfel de animal cu aparatul vestibular distrus, dacă este legat la ochi, nu-şi mai redresează capul. Informaţiile vizuale ajunse în scoarţa occipitală informează asupra liniei orizontului. Un animal cu aparatele vestibulare distruse şi cu ochii legaţi, culcat pe o suprafaţă plană îşi redresează capul datorită impulsurilor primite de la exteroceptorii ce vin în contact cu suprafaţa plană dură. Reacţia se datorează stimulării asimetrice a exteroreceptorilor. Dacă peste acest animal se plasează o platformă plană în greutate egală cu greutatea animalului, redresarea capului nu mai are loc, pentru că ambele părţi ale corpului primesc stimuli exteroceptivi de aceeaşi intensitate.

23

Reacţia de redresare în cădere poate fi urmărită pe o pisică aruncată cu spatele în jos de la o înălţime suficient de mare. Pisica va cădea întotdeauna cu picioarele pe sol. Se constată că, imediat după lansare, pisica îşi redresează în primul rând capul, apoi labele anterioare, apoi trunchiul şi, în sfârşit, membrele posterioare şi coada. Distrugerea aparatelor vestibulare duce la căderea tot în picioare, dar, legată la ochi, o astfel de pisică, va cădea pe spate, ea nemaireuşind să se redreseze în cădere. Deci, din aceste experienţe reiese că impresiile pornesc de la receptorii vestibulari, fie de la exteroreceptori, fie de la receptorii retinieni. Reacţiile de redresare se încheie în mezencefal. La animalele decerebrate ( i.e. cu secţiunea axului cerebro-spinal la nivelul intercolicular) nu se mai produc reacţiile de redresare, pe când, la un animal mezencefalic, ele se produc.

4.6.3 Reacţiile statokinetice şi de echilibrare

Reacţiile statokinetice şi de echilibrare se produc în cursul mişcărilor, când se dezechilibrează organismul. În reacţiile statokinetice o importanţă mare o are aparatul vestibular. Aparatul verstibular restabileşte echilibrul cu promptitudine. Receptorii vestibulari detectează variaţii ale vitezei de mişcare (accelerări sau decelerări) şi nu viteza propriu-zisă de mişcare. Maculele otolitice sunt sensibile la acceleraţiile liniare, iar crestele ampulare ale canalelor semicirculare sunt sensibile la acceleraţiile angulare.

Reacţiile de mai sus se pot produce şi în lipsa acestor receptori, prin impresiile venite de la proprioceptori şi de la receptorii retinieni. Dar proprioceptorii şi receptorii retinieni nu sunt apţi pentru coordonarea mişcărilor rapide. Din aceste motive, la bolnavii cu leziuni vestibulare, se constată o lentoare în mişcări. Aparatul vestibular este foarte important în momentul parcurgerii unui teren accidentat, în mişcarea pe întuneric (e.g. la coborârea scărilor pe întuneric). Chiar şi unei persoane normale îi este greu de a realiza o astfel de performanţă în lipsa vederii. Pe întuneric, orice persoană palpează obiectele din jur, ceea ce îi aduce un surplus de informaţii pe calea exteroceptivă şi îi asigură stabilitatea.

Una dintre cele mai simple reacţii statokinetice este reacţia de ascensor. Se poate evidenţia la animalele plasate pe o platformă mobilă. Când se ridică brusc platforma, se produce flexia tuturor membrelor, precum şi a capului. Reacţia este inversă la coborârea bruscă, când se produce extensia membrelor şi a capului. Reacţia este asemănătoare cu cea a unei persoane care urcă sau coboară cu un ascensor cu o mişcare bruscă sau a unei persoane aflate în picioare într-un autobuz în momentul în care vehiculul intră într-o groapă sau urcă o ridicătură de pământ.

Reacţii de echilibrare se produc şi în cursul mersului, când greutatea corpului se plasează când pe un picior, când pe celălalt picior. Repartiţia greutăţii se face pe partea anterioară şi laterală a talpei piciorului. Îndepărtarea picioarelor măreşte poligonul de susţinere, iar membrele superioare sunt utilizate ca balansoare. Impulsurile ajung în sistemul nervos de la receptorii plantari. Poziţia de echilibrare într-un picior se realizează prin mici salturi în toate direcţiile pentru reechilibrarea corpului. Concomitent, participă şi balansarea mâinilor. În cursul alergării, echilibrarea se face prin flectarea anterioară a trunchiului.

Scoarţa cerebrală comandă iniţierea, oprirea sau adaptarea mişcărilor voluntare. Automatismul motor al mişcărilor îşi are sediul însă în mezencefal. Toate mişcările automate, subconştiente, pot fi comandate fie de trunchiul cerebral, fie doar de mezencefal. Reacţiile de echilibrare nu sunt comandate conştient. În marea lor majoritate, reacţiile statice, statokinetice şi de echilibrare se încheie la nivelul mezencefalului.

4.7 Controlul cortical al motricităţii

4.7.1 Cortexul motor

Cortexul motor este dispus în porţiunea anterioară a fisurii centrale a lui Rolando. El ocupă aproximativ treimea posterioară a lobului frontal. În partea posterioară a fisurii centrale se găseşte cortexul somestezic dispus în girusul postcentral al lobului parietal. De la porţiunea postcentrală sunt transmise multe semnale spre cortexul motor, care au rol în controlul activităţii motorii a organismului.

Cortexul motor se divide în trei arii, fiecare cu o reprezentare topografică a grupelor musculare pe care le comandă şi a funcţiilor motorii specifice corpului uman. Aceste trei arii motorii sunt: 1) cortexul motor primar sau aria motorie primară; 2) aria premotorie şi 3) aria motorie suplimentară.

Aria motorie primară corticală este localizată în lobul frontal, în prima circumvoluţiune frontală ascendentă, situată în faţa fisurii centrale. Această circumvoluţiune începe în partea laterală a fisurii lui Sylvius, întinzându-se în sus până în porţiunea superioară a creierului şi extinzându-se în partea internă a feţei interemisferice. Ea reprezintă aria 4 după Brodmann.

Reprezentarea topografică a diferitelor segmente ale corpului a căror motilitate este dirijată de la acest nivel, ne dă o imagine denumită homunculus motor. Imediat deasupra fisurii lui Sylvius aria motorie

24

începe cu regiunea care comandă contracţia musculaturii feţei, gurii, a limbii şi faringelui. Braţul şi mâna la care degetul mare are cea mai mare reprezentare sunt localizate în zona mijlocie a ariei motorii primare. Trunchiul este reprezentat în zona superioară a circumvoluţiunii, iar membrul inferior şi piciorul pe faţa internă a emisferei. Aceste reprezentări au fost dovedite prin stimulări electrice ale diferitelor arii ale cortexului motor la om, în cursul operaţiilor neurochirurgicale. De notat este că jumătate din aria motorie primară este ocupată cu controlul mâinii şi al muşchilor implicaţi în vorbire. Stimularea ariilor din acestă zonă poate să producă contracţia doar a unui singur muşchi.

Stimularea electrică din ariile motorii cu o reprezentare topografică mai redusă (e.g. zona trunchiului) determină contracţia unor grupe musculare. Extinderea zonelor de comandă este proporţională cu diversitatea, complexitatea şi fineţea mişcărilor comandate.

Aria premotorie se întinde imediat anterior de porţiunea laterală a cortexului motor primar. Ea se proiectează 1-3 cm anterior şi se extinde din porţiunea inferioară a scizurii lui Sylvius până în treimea superioară emisferei, unde se învecinează cu aria motorie suplimentară. Organizarea topografică a cortexului premotor este aproximativ aceeaşi cu cea observată la cortexul motor primar, cu ariile gurii şi feţei localizate mai lateral, iar ariile braţului, ale mâinii, ale trunchiului şi ale piciorului au o direcţie ascendentă. Aria premotorie ocupă o porţiune largă din aria 6, după Brodmann.

Semnalele generate din aria premotorie determină răspunsuri motorii complexe, cum ar fi, de exemplu, mişcările de coordonare ale ochilor, ale masticaţiei şi deglutiţiei şi balansarea unor porţiuni ale corpului. Neurofiziologii au denumit această arie aria motorie de asociaţie, deoarece ea este capabilă să controleze mişcările coordonate care implică contracţia simultană a mai multor grupe musculare. Pentru a produce aceste efecte, aria premotorie îşi trimite semnalele fie în direcţia ariei motorii primare, excitând multiple grupe musculare, fie, mai probabil, la ganglionii bazali şi apoi, prin talamus, spre aria motorie primară. Astfel, cortexul premotor, ganglionii bazali, talamusul, cortexul motor primar şi cerebelul alcătuiesc un sistem complex global pentru controlul activităţii coordonate a musculaturii corpului.

Aria motorie suplimentară este localizată imediat superior de aria premotorie, întinzându-se până în marginea fisurii longitudinale interemisferice; pe faţa interemisferică, în porţiunea inferioară, ajunge până la nivelul girusului cingulat în aria 6 mediană a lui Brodmann. La acest nivel, orientarea topografică a segmentelor corpului este reprezentată cu capul spre partea anterioară şi membrele inferioare orientate posterior. Această arie produce răspunsuri motorii numai la stimulări mai puternice decât cele necesare stimulării ariei motorii primare. Răspunsul motor este mai complex şi durează ceva mai mult. Stimularea acestor zone în cursul operaţiilor pe creier la om, determină vocalize, mişcări faciale şi, uneori, mişcări complexe ale mâinii. De asemenea, ele pot produce mişcări de rotaţie ale trunchiului şi braţelor, mişcări ale globilor oculari sau fixarea umărului. În general, această arie funcţionează în concordanţă cu aria premotorie la realizarea mişcărilor ce prevăd atitudinea, mişcările de fixare a diferitelor segmente ale corpului, mişcări poziţionale ale braţelor şi ochilor. În urma distrugerii acestor arii la om în cursul accidentelor vasculare se produc tulburări tranzitorii de vorbire până la afazie. Se produc tulburări în executarea mişcărilor repetitive.

4.7.1.1 Sistemul motor corticospinal

Semnalele motorii sunt transmise direct de la cortex la măduva spinării prin fasciculul corticospinal (sau piramidal) şi indirect, prin multiple căi accesorii, la ganglionii bazali, la cerebel şi la variaţi nuclei din trunchiul cerebral, luând calea extrapiramidală. În general, căile directe sunt responsabile de mişcările discrete şi detaliate, în special, în segmente distale ale braţului, la nivelul mâinii şi degetelor. Fibrele căii corticospinale îşi au originea în proporţie de 30% în cortexul motor primar, 30% în ariile premotorie şi suplimentară şi 40% din ariile retrorolandice 3, 1, 2, 5 şi 7. În realitate, există o mare arie somatomotoare în jurul girusului central Rolando.

Fasciculul corticospinal este un tract extrem de eterogen ca structură a fibrelor care-l alcătuiesc. Abia 3% din ele sunt fibre ce provin din celulele piramidale mari (i.e. celulele Betz) din stratul al V-lea al scoarţei precentrale, care au fibre mielinice groase şi o viteză de propagare a impulsurilor de circa 70 m/s. Restul fibrelor sunt subţiri, din care 67% fibre mielinizate subţiri, cu diametrul de 4 μm, iar 30% sunt fibre amielinice. Deci, acest fascicul nu are capacitatea de a conduce integral cu viteză mare. Dacă dorim să distrugem tot fasciculul corticospinal trebuie să distrugem, practic, întreaga scoarţă, prin decorticare, deoarece, aşa cum reiese din cele notate anterior, fibrele provin din variate arii corticale.

Şi în cortexul motor, la fel ca şi în alte structuri ale cortexului (e.g. în cortexul somestezic sau vizual) organizarea neuronilor se realizează în coloane verticale. Diametrul acestor coloane este de ordinul fracţiunilor de milimetru, iar în fiecare coloană sunt incluşi mii de neuroni. Fiecare coloană funcţionează ca o unitate, stimulând fie un singur muşchi, fie un grup de muşchi sinergici. Fiecare coloană este organizată în

25

şase straturi de celule distincte. Celulele piramidale din care pornesc fibrele corticospinale sunt localizate numai în stratul V. Impulsurile aferente se termină pe neuronii straturilor I-IV. Neuronii din stratul al VI-lea emit prelungiri care realizează interconectarea cu alte regiuni corticale sau alte coloane celulare. Fiecare coloană neuronală funcţionează ca un sistem integrativ de procesare, folosind informaţia aferentă pentru determinarea modalităţii adecvate de răspuns. De asemenea, fiecare coloană poate funcţiona ca un sistem de amplificare pentru a stimula un număr mare de fibre piramidale direcţionate spre un singur muşchi sau spre grupe de muşchi sinergici. Stimularea unei singure celule piramidale rareori produce contracţia musculară. Este necesară stimularea a circa 100 celule piramidale deodată sau în succesiune, pentru a determina contracţia musculară.

Fasciculul corticospinal sau piramidal coboară din scoarţă prin capsula internă, pedunculii cerebrali şi ajunge în bulb unde 80-87% se încrucişează la nivelul decusaţiei piramidale şi intră în alcătuirea cordoanelor laterale ale măduvei spinării. Restul fibrelor, neîncrucişate, coboară în măduvă prin cordoanele anterioare şi se încrucişează la nivelul metamerului medular inervat. Deci, în final, aproape toate fibrele corticospinale ajung la motoneuronii medulari de partea opusă. Pe parcursul lor, fibrele fasciculului corticospinal emit numeroase colaterale. Unele se îndreaptă înapoi spre scoarţa cerebrală, făcând sinapsă cu neuronii intercalari. Altele se îndreaptă spre talamus, spre nucleii bazali, spre nucleul roşu, spre formaţia reticulară sau spre cerebel.

Fasciculul corticospinal are următoarele roluri: are rol de coordonare a mişcărilor voluntare; influenţează pragul de excitabilitate dureroasă la poarta de intrare a stimulilor algici în măduva

spinării; stimulează formaţiunea reticulară mărind tonusul muscular şi facilitând astfel mişcările.

4.7.1.2 Efectele lezării sau stimulării scoarţei cerebrale motorii

Pentru studiul activităţii motorii a cortexului s-a recurs la metodele de lezare şi stimulare. Lezarea zonelor motorii primare, aria 4, duce la paralizia flască contralaterală. Articulaţiilor li se poate imprima orice poziţie. Când distrucţia se extinde anterior, la om, în aria 6, paralizia poate fi spastică încă de la început, din cauză că este lezată aria 4S care reduce tonusul muscular. Fenomene similare cu cele descrise mai sus ( i.e. paralizie flască) se observă şi după întreruperea fasciculului corticospinal pe tot parcursul său, aşa cum am văzut la şocul spinal. Aceste situaţii apar la om după accidentele vasculare cerebrale sau după secţiunea accidentală a măduvei.

Stimularea scoarţei cerebrale motorii primare cu un singur stimul nu dă naştere la răspunsuri motorii. Pentru a da răspunsuri motorii trebuie ca excitaţiile să fie repetitive, să cuprindă circa 100 de motoneuroni. Această stimulare dificilă se explică prin faptul că fasciculul corticospinal se termină în bună parte pe neuronii intercalari. Când se stimulează cu un singur impuls se înregistrează la distanţă un potenţial de acţiune polifazic. Cum se explică acest fenomen? Dacă se anesteziază local sau se secţionează celulele corticale din jurul zonei excitate şi se repetă excitarea, se înregistrează doar un potenţial monofazic. Modificările polifazice se explică prin aceea că din fasciculul corticospinal se desprind colaterale ce produc numeroase circuite reverberante, ce antrenează în excitare şi celulele înconjurătoare. Dacă stimularea corticală se face cu un curent puternic, se declanşează o criză de epilepsie care poate fi focală sau generalizată

4.8 Funcţia motorie a nucleilor bazali şi sistemul motor extrapiramidal Funcţia nucleilor bazali se realizează întotdeauna într-un circuit cu cortexul cerebral şi sistemul

motor corticospinal. Nucleii bazali primesc semnalele de la cortexul premotor şi le returnează în direcţia cortexului primar prin talamus. Ganglionii sunt formaţi din nucleul caudat, putamen, globus pallidus. Substanţa neagră, nucleul roşu, nucleul Luys alcătuiesc nucleii subtalamici sau suboptostriaţi. Aceste structuri sunt localizate în partea laterală a talamusului, ocupând o zonă largă situată în partea bazală a celor două emisfere cerebrale. Este de notat că toate fibrele nervoase motorii şi senzitive conectate cu cortexul şi cu măduva trec prin nucleii bazali, prin zona nucleului caudat şi a putamenului. Aceste fibre alcătuiesc capsula internă a creierului. Acest lucru are importanţă datorită asocierii intime între nucleii bazali şi sistemul corticospinal în controlul motricităţii. Căile care pornesc din aceste porţiuni ale sistemului nervos central alcătuiesc sistemul motor extrapiramidal.

26

4.8.1 Funcţia motorie a ganglionilor bazali

Căile extrapiramidale, spre deosebire de căile piramidale corticospinale, sunt polisinaptice. Pericarionul este situat în scoarţa cerebrală, nucleii bazali, în substanţa neagră sau în nucleii subtalamici. Din acest motiv se descriu trei etaje ale căilor extrapiramidale: etajul cortical, etajul nucleilor bazali şi etajul suboptostriat.

4.8.1.1 Etajul cortical

Zonele extrapiramidale din scoarţa cerebrală sunt situate mai ales în ariile 6 şi 8 premotorii din lobul frontal, în ariile 5, 7 parietale şi aria 21 temporală. Pentru excitarea ariilor extrapiramidale corticale este nevoie de un curent electric mai intens şi de mai lungă durată decât cel utilizat în ariile motorii primare. Se obţin două categorii de mişcări. Prima categorie de mişcări rapide (primare), similare cu cele produse de excitarea ariei motorii primare, dispare prin distrugerea ariei 4 sau printr-o secţiune transcorticală, care separă aria 6 de aria 4. Mişcările rapide sunt produse prin antrenarea motoneuronilor din aria 4.

A doua categorie de mişcări sunt mişcările susţinute ale musculaturii flexoare şi extensoare a membrelor, cu importanţă în postură. Sunt mişcările alternative de flexie şi extensie a labei, mişcările repetitive de masticaţie şi deglutiţie şi de rotaţie a globilor oculari, mişcări ale capului şi ale trunchiului. Excitarea unei fâşii înguste între ariile 4 şi 6 produce o reducere a tonusului muscular contralateral şi o inhibiţie a reflexelor miotatice. Datorită efectelor ei inhibitorii, aria a fost numită aria 4 supresoare sau 4S. Prin metoda stricninizării scoarţei s-au descris şi alte zone supresoare: 8S, 19S, 24S.

4.8.1.2 Etajul nucleilor bazali

Ganglionii bazali împreună cu cerebelul deţin un rol important în reglarea activităţii motorii. Nucleii bazali influenţează atât scoarţa motorie, cât şi motoneuronii medulari α şi γ. Toate căile extrapiramidale fac sinapsă obligatoriu în nucleii bazali formaţi din putamen, globus pallidus şi din nucleul caudat. Putamenul şi globus pallidus alcătuiesc nucleul lenticular care are formă de piramidă triunghiulară cu baza spre lobul insulei, iar vârful ajunge până sub talamus. O lamă de substanţă albă numită lama medulară externă împarte nucleul lenticular în două zone: putamen la exterior şi globus pallidus la interior. În zona globus pallidus se descrie o lamă medulară internă care împarte globus pallidus într-o parte externă şi una internă. Nucleul caudat are formă de virgulă cu partea îngroşată superior şi anterior, începând de la nivelul lobului frontal, înconjurând talamusul şi nucleul lenticular şi continuându-se posterior în lobul parietal şi occipital; în final,acesta se curbează din nou în extremitatea inferioară ce se termină în apropierea nucleului amigdalian, lobul sfenotemporal.

Din punct de vedere ontogenetic nucleul caudat şi putamenul provin din telencefal, fiind cunoscut sub denumirea de neostriat sau corpii striaţi. Globus pallidus este mai vechi din punct de vedere filogenetic şi derivă din diencefalul embrionar.

4.8.1.3 Conexiunile nucleilor bazali

Aferenţele. Nucleii bazali şi mai ales neostriatul primesc aferenţe de la scoarţa cerebrală din ariile premotorii şi motorii suplimentare 6 şi 8, dar şi de la ariile 4 şi 4S. Neuronii corticali sunt neuronii glutaminergici cu acţiune excitatoare. Primesc, de asemenea, impulsuri de la talamus, cerebel şi de la trunchiul cerebral.

Eferenţele formează trei circuite extrinseci şi unul intrinsec. Circuitele extrinseci se desprind din partea internă a globus pallidus şi pleacă spre talamus şi scoarţă, spre hipotalamus şi nucleii suboptostriaţi, nucleii Luys, nucleul roşu, substanţa neagră şi zona incerta.

primul circuit ajunge prin ansa lenticulară a lui Gratiolet în nucleul ventro-lateral şi ventral anterior al talamusului şi, de aici, se proiectează în scoarţa motorie;

al doilea circuit extrinsec se îndreaptă tot prin fibrele ansei lenticulare spre hipotalamus; al treilea circuit extrinsec se îndreaptă prin fasciculul palidal al vârfului spre nucleii

suboptostriaţi la zona incerta, la corpii Luys, nucleul roşu şi substanţa neagră. Din nucleii suboptostriaţi sistemul extrapiramidal ajunge apoi în măduva spinării prin fasciculele

extrapiramidale: tectospinal, vestibulospinal, olivospinal, rubrospinal, nigrospinal şi reticulospinal.O importanţă funcţională deosebită o are un circuit intern care se stabileşte între substanţa neagră şi

neostriat. În acest circuit, un rol important îl reprezintă mediatorii chimici implicaţi în circuitele neuronale cu

27

rol în patologia sistemului extrapiramidal. Din substanţa neagră pornesc neuroni care se proiectează în neostriat.

Aceşti neuroni au ca mediator chimic dopamina. Ei vin în contact cu neuronii excitatori din neostriat, neuronii colinergici, şi fac apoi sinapsă cu neuronii GABA-ergici inhibitori care ajung, în parte, la globus pallidus şi, în parte, înapoi în substanţa neagră. În neostriat sosesc, de asemenea, neuronii colinergici din scoarţa cerebrală, neuronii facilitatori. Cercetările actuale consideră că aceşti neuroni sunt de fapt neuroni glutaminergici. Din neostriat pot ajunge în substanţa neagră nişte fibre facilitatoare care au drept mediator chimic substanţa P, a cărei funcţie nu este bine cunoscută. În neostriat ajung, de asemenea, nişte fibre serotoninergice din nucleul rafeului al trunchiului cerebral ce au importanţă în reducerea tonusului muscular în cursul somnului. Globus pallidus prezintă neuroni facilitatori care se îndreaptă apoi spre zona suboptostriată. Ganglionii bazali presupun interacţiunea mai multor căi care poartă semnale inhibitorii şi excitatorii: căile inhibitorii mediate mai ales de GABA, serotonină şi enkefaline au rolul de a contracara semnalele inhibitorii transmise pe căile excitatorii mediate de glutamat, acetilcolină, norepinefrină. Circuitele din ganglionii bazali pot fi concepute ca o balanţă de neurotransmiţători în care semnalele inhibitorii echilibrează prin circuite feed-back negative semnalele excitatorii.

Rolul funcţional al nucleilor bazali nu este foarte bine cunoscut. Datele experimentale privind rolul funcţional al nucleilor bazali au fost obţinute prin metodele clasice de excitare, distrugere şi potenţialele evocate. Aceste date sunt însă sărace şi contradictorii, cercetările făcându-se dificil din cauza formei şi poziţiei acestor structuri subcorticale. Nucleii bazali constituie încă o enigmă a fiziologiei. Unul din rolurile principale ale ganglionilor bazali în reglarea activităţii motorii este de a acţiona în colaborare cu sistemul corticospinal în reglarea activităţii motorii complexe (e.g. scrisul). Când ganglionii bazali au suferit o leziune severă, sistemul cortical de control motor nu mai poate coordona mişcările necesare activităţii motorii complexe. La aceşti indivizi, scrisul devine stângaci, neformat.

4.8.2 Rolul nucleului caudat

Leziunile limitate din nucleul caudat nu au urmări deosebite asupra motricităţii. Se produc însă leziuni extinse în intoxicaţia cronică cu monoxid de carbon sau clorură de mangan. Maimuţele intoxicate rămân într-o stare de letargie, de imobilitate, animalele decedând la scurt timp. La câine şi pisică distrucţia unilaterală a nucleului caudat determină înclinarea corpului spre zona lezată. În cursul mersului se învârtesc în cerc, în jurul unui punct orientat spre nucleul caudat distrus – este mişcarea de manej. Când distrucţia este bilaterală, animalele rămân imobile, stare numită de akinezie. La stimularea nucleului caudat se constată o întrerupere a activităţii motorii spontane, o blocare a reflexelor miotatice şi o diminuare a tonusului muscular.

Majoritatea acţiunilor noastre sunt posibile prin controlul cognitiv al activităţii motorii. Nucleului caudat îi revine un rol important în acest control. Conexiunile dintre sistemul corticospinal şi nucleul caudat se explică prin extinderea profundă şi largă a nucleului caudat în zona bazală a emisferei. În plus, nucleul caudat primeşte numeroase aferenţe de la ariile de asociaţie corticale, arii ce integrează variate tipuri de informaţii senzoriale şi motorii. După ce ajung la nucleul caudat, impulsurile de la cortex sunt conduse la globus pallidus, apoi la nucleii anteriori şi ventro-laterali ai talamusului şi, în final, la ariile prefrontale, premotorii şi motorii suplimentare, dar aproape niciodată direct în aria motorie principală. Aceste arii motorii accesorii sunt implicate, aşa cum am văzut, în realizarea mişcărilor complexe şi nu în mişcările musculare individuale. Astfel, controlul cognitiv al activităţii motorii determină ce modele de mişcare vor fi combinate, precum şi succesiunea lor pentru a obţine rezultatul dorit.

4.8.3 Rolul putamenului

Principalele căi implicate în mişcările învăţate îşi au originea în cea mai mare parte în ariile corticale premotorie şi motorie suplimentară şi, de asemenea, în aria somatosenzitivă principală. Din aceste zone, căile se îndreaptă spre putamen. Aceste fibre trec prin nucleul caudat fără a face însă sinapsă aici. Fibrele ajung apoi în partea internă a globus pallidus, iar, de aici, la nucleii talamici anterior şi ventro-lateral şi, în final, în cortexul motor primar şi la ariile premotorie şi motorie suplimentară. În plus, există circuitele colaterale spre substanţa neagră şi nucleii subtalamici (suboptostriaţi). Astfel, căile aferente ale circuitului putamenului au originea în ariile corticale adiacente cortexului motor primar. Dar căile eferente se îndreaptă în marea lor majoritate spre cortexul motor primar.

28

4.8.4 Rolul paleostriatului

După extirparea globus pallidus, animalele nu mai pot să se redreseze. La excitarea globus pallidus se constată mai ales contracţii ale musculaturii rădăcinilor membrelor ce menţin postura. Dacă i se imprimă o anumită poziţie animalului înainte de excitare, el îşi menţine poziţia, oricât de incomodă ar fi aceasta ( i.e. flexibilitate ceroasă). De la aceste observaţii experimentale s-a încercat explicarea rolului globus pallidus în reacţiile catatonice din schizofrenie.

Înregistrările potenţialelor de acţiune din globus pallidus au arătat că neuronii încep să descarce salve de impulsuri în momentul mişcărilor lente de răsucire. Ele încep încă înainte de iniţierea mişcărilor. În cursul mişcărilor nu sunt descrise descărcări de impulsuri în nucleii bazali. Deci nucleii bazali ar putea avea importanţă în programarea mişcărilor rapide.

Sistemul nervos central controlează viteza de desfăşurare a unei activităţi motorii şi amplitudinea acesteia. În lipsa ganglionilor bazali, determinarea momentului de debut şi amplitudinea mişcărilor sunt foarte dificile, aproape imposibile. În această activitate bineînţeles că nu sunt implicaţi numai ganglionii bazali, ei cooperând strâns cu cortexul cerebral, mai ales cu cortexul parietal posterior. Aici sunt integrate informaţiile referitoare la coordonatele spaţiale ale segmentelor corpului, precum şi raporturile corpului cu elementele din jur.

Multe informaţii au fost obţinute şi prin observarea bolnavilor cu leziuni la nivelul nucleilor bazali.

4.8.5 Efectele lezării nucleilor bazali

Aceste leziuni se soldează cu tulburări motorii, hiperkinetice şi/sau hipokinetice. Tulburările motorii hiperkinetice se observă în coree, atetoză, balism şi în ticurile nervoase. În boala Parkinson, există un amestec de hiper- şi hipokinezie. În coree, sunt distruşi neuronii colinergici excitatori, dar rămân în funcţie neuronii dopaminergici inhibitori. Neuronii colinergici excită neuronii GABA-ergici. În această acţiune facilitatoare, mişcările scapă de sub controlul neostriatului şi talamusului, bolnavul efectuând mişcări coreiforme. Tratamentul bolii se face prin blocarea dopaminei cu ajutorul administrării unor medicamente din familia fenotiazinelor de tipul clorpromazinei sau haloperidolului. Se pot obţine rezultate şi prin administrarea acidului gamaaminobutiric sau prin blocarea distrugerii acetilcolinei de către colinesterază. În acest sens se administrează blocanţi ai colinesterazei de tipul fizostigminei.

În coree, leziunile sunt localizate în neostriat. Mişcările hiperkinetice se caracterizează prin mişcări rapide, involuntare, explozive ce interesează mai ales rădăcina membrelor. Mersul este împleticit, mers de paiaţă sau dansant (coree: gr. dans). Aceste mişcări se grefează pe o hipotonie musculară generalizată.

Tulburările hiperkinetice din boala Parkinson se caracterizează prin tremurături caracteristice ce interesează mai ales membrul superior, capul şi mersul sacadat. În boala Parkinson leziunile interesează substanţa neagră şi globus pallidus (circuitul intern). Manifestările sunt hipokinetice şi hiperkinetice. Cele hipokinetice pot duce până la akinezie. Apare o lentoare în mişcări şi rigiditatea musculară datorată creşterii tonusului muscular. Cauza bolii a fost demonstrată în anii ’60, fiind dată de reducerea nivelului dopaminei în substanţa neagră. Astăzi, prin administrarea L-dihidroxifenilalanină (L-DOPA) care trece bariera hematoencefalică, boala poate fi tratată. Un alt tratament este cu L-Deprenyl. Această substanţă inhibă monoaminooxidaza (MAO), care este responsabilă de degradarea dopaminei secretate. Astfel, chiar secretată în cantităţi mici, dopamina rămâne în nucleii bazali şi nu este inactivată pentru o perioadă lungă. De obicei, se recomandă un tratament asociat de L-DOPA cu L-Deprenyl. Există şi un tratament care presupune un transplant de celule fetale dopaminergice sau de medulosuprarenală. Transplantul se plasează în ventriculii laterali în apropierea nucleului caudat. Tratamentul chirurgical de distrugere a circuitului feed-back din ganglionii bazali se bazează pe distrucţia nucleilor ventral anterior şi ventro-lateral ai talamusului sau a vârfului globus pallidus, pe unde trec circuitele nervoase responsabile de tremurături şi rigiditate.

În atetoză, este lezat globus pallidus în porţiunea sa externă. Mişcările sunt şerpuitoare, lente, ce interesează baza membrelor. Mişcările se opresc din când în când printr-un spasm.

În balism sau hemibalism, leziunile sunt în nucleii subtalamici, în corpii Luys, fie de o singură parte (hemibalism), fie bilateral (balism). Apar reacţii motorii foarte puternice, neplăcute, de scuturare a membrului, mai ales a celui superior contralateral leziunii. Mişcările hiperkinetice sunt epuizante şi pot duce la moartea bolnavilor.

Ticurile sunt mişcările hiperkinetice stereotipe, repetitive involuntare ce interesează o singură grupă musculară. Sunt cauzate de mici leziuni în nucleii bazali.

29

4.9 CerebelulCerebelul deţine roluri de maximă importanţă în controlul comportamentului motor şi în reglarea

echilibrului. Cercetările efectuate la începutul secolului de Rollando şi apoi de Florence, au arătat că extirparea cerebelului este însoţită de tulburări de motricitate. Ablaţia experimentală la animale sau leziunile patologice la om nu sunt însoţite de paralizii, ci de apariţia unei discoordonări a mişcărilor, tulburări de echilibru în ortostatism şi în mers şi tulburări ale tonusului muscular. Din punct de vedere anatomic, în cerebel sunt descrise o porţiune centrală, vermis, şi două emisfere cerebeloase, iar posterior un lob separat numit floculo-nodular. Datorită faptului că suprafaţa emisferelor cerebeloase este brăzdată de numeroase fisuri, scizuri şi şanţuri, aceasta reprezintă circa 75% din suprafaţa totală a scoarţei cerebrale, deşi, ca şi greutate, cerebelul reprezintă abia a zecea parte din greutatea întregului creier. Edinger a făcut cercetări de anatomie comparată şi a descris trei porţiuni ale cerebelului din punct de vedere filogenetic:

Arhicerebelul cuprinde lobul floculo-nodular şi este strâns legat de aparatul vestibular, intervenind în echilibru.

Paleocerebelul primeşte aferenţe proprioceptive, auditive şi vizuale. El intervine în menţinerea tonusului muscular. Paleocerebelul se întinde în partea anterioară a cerebelului în lobul anterior şi simplex şi într-o fâşie posterioară formată din piramis, uvula şi parafloculus.

Neocerebelul are numeroase conexiuni cu scoarţa cerebrală, cu rol în coordonarea mişcărilor voluntare. Este descris în partea laterală mijlocie şi cuprinde lobul ansiform, decliv şi tuberul.

Cerebelul este acoperit de o scoarţă cerebeloasă cu o grosime de circa 1 mm. În interiorul cerebelului se află nucleii cerebeloşi. Deasupra ventriculului IV sunt nucleii fastigiali sau ai acoperişului, situaţi în vermis. Lateral de aceştia, în interiorul emisferelor cerebeloase, sunt nucleii globus, mai lateral, nucleii emboliformi şi, în sfârşit, cei mai laterali, în emisferele cerebeloase, nucleii dintaţi.

În scoarţa cerebeloasă se disting trei straturi neuronale: molecular (superficial), al celulelor Purkinje şi stratul granular în profunzime. Stratul molecular este format din numeroase fibre paralele cu suprafaţa cerebelului şi din celule stelate şi cu coşuleţ. Aceste două tipuri de celule fac sinapsa cu celulele Purkinje plasate în cel de al doilea strat. Axonii celulelor stelate fac sinapsa cu ramificaţiile dendritice ale celulelor Purkinje. Ambele celule sunt inhibitori (GABA).

Cel de-al doilea strat este alcătuit din celulele Purkinje. Sunt neuroni foarte mari, cu o arborizaţie dendritică bogată. Acest strat este format din circa 30 de milioane de celule cu diametrul foarte mare, de 30-60 μm. Arborizaţia dendritică a celulelor Purkinje este dispusă perpendicular pe suprafaţa cerebelului. Prelungirile axonice ale celulelor Purkinje ajung la nucleii cerebeloşi sau chiar în nucleii vestibulari unde fac sinapsă. Unitatea funcţională a cortexului cerebelos este reprezentată de celula Purkinje şi celula din nucleii cerebeloşi profunzi cu care aceasta face sinapsă. Celulele Purkinje emit impulsuri inhibitorii.

Cel de al treilea strat al scoarţei cerebeloase este stratul granular, format din celulele granulare care-şi trimit prelungirile axonice până în stratul superficial, unde ele se divid în două, sub forma literei T, formând fibrele paralele.

Axonii celulelor granulare sunt scurţi şi subţiri, cu diametrul de 1 μm. Cele două ramuri ale acestor axoni au o lungime de 1-2 mm şi se îndreaptă în direcţie opusă şi paralele cu suprafaţa cerebeloasă. Există miliarde de astfel de fibre paralele, iar, pentru fiecare celulă Purkinje cu care vin în contact, există între 500-1000 de celule granulare. Dendritele celulelor Purkinje care ajung în stratul molecular, perpendicular pe suprafaţa cerebelului vin în contact cu fibrele paralele. Celulele granulare facilitează prin fibrele paralele excitarea celor trei tipuri de celule inhibitorii: celulele stelate, cu coşuleţ şi celulele Golgi. În stratul granular se găsesc celulele Golgi, care primesc prelungirile dendritice din stratul molecular unde fac sinapsă cu fibrele paralele, iar prelungirile axonice fac sinapsă cu dendritele celulelor granulare.

Căile aferente din scoarţa cerebeloasă sunt formate din două tipuri de fibre. Există fibre agăţătoare care pornesc de la nucleul olivar inferior bulbar contralateral. Ele pătrund în scoarţa cerebeloasă paralel cu axonii celulelor Purkinje şi, ajunse în dreptul arborizaţiilor dendritice ale celulelor Purkinje, se înfăşoară pe acestea. De regulă, o fibră agăţătoare face sinapsă cu 10 celule Purkinje. În înfăşurarea lor în jurul corpului celular şi dendritelor celulelor Purkinje, fiecare fibră agăţătoare poate contacta circa 300 de sinapse. Odată pătrunsă în cerebel, fibra agăţătoare trimite colaterale excitatorii spre nucleii cerebeloşi. Fibrele agăţătoare primesc informaţii atât de la olivele bulbare inferioare contralaterale, cât şi de la nivelul proprioceptorilor şi de la nivelul trunchiului cerebral.

Fibrele agăţătoare se caracterizează prin faptul că un impuls unic transmis de ele va putea declanşa în celula Purkinje cu care este conectată un potenţial de acţiune unic, prelungit ( i.e. până la o secundă), cu un caracter particular oscilatoriu. Acest tip de potenţial poartă numele de potenţial complex de vârf.

A doua cale aferentă în scoarţa cerebeloasă o reprezintă fibrele muşchioase. Ele nu ajung decât până în stratul granular şi primesc informaţii de la proprioceptorii periferici, ca şi de la nivelul scoarţei cerebrale.

30

În drumul lor spre scoarţa cerebeloasă, fibrele muşchioase emit colaterale care vin în contact cu nucleii cerebeloşi pe care-i facilitează. La nivelul stratului granular, fibrele muşchioase fac sinapsă cu dendritele celulelor granulare. La această sinapsă participă şi prelungirile axonice ale celulelor Golgi, formând împreună o sinapsă complexă numită glomerul.

4.9.1 Conexiunile cerebelului

Aferenţe. Cerebelul primeşte un număr însemnat de informaţii de la scoarţa cerebrală prin fasciculul cortico-ponto-cerebelos, ce conţine de 20 de ori mai multe fibre decât fasciculul corticospinal. El ajunge în cerebel prin pedunculii cerebeloşi mijlocii şi se repartizează în întreg cerebelul, exceptând lobul floculo-nodular. Alte aferenţe provin de la nucleii bazali, de la nucleii vestibulari, de la formaţiunea reticulară şi de la olivele bulbare contralaterale.

Aferenţele proprioceptive sosesc prin fasciculele spinocerebeloase directe şi încrucişate, fiind formate din fibre mielinice groase Aα, cu o viteză de 120 m/s. Acestea sunt fibrele nervoase cele mai rapide din organism. În cerebel, aceste fibre pătrund sub forma fibrelor muşchioase. Ele aduc informaţii de la fusurile neuromusculare, receptorii articulari şi de la corpusculii tendinoşi Golgi şi pătrund în cerebel prin pedunculii cerebeloşi superiori.

Eferenţele intră în alcătuirea unor circuite superioare şi inferioare. Circuitele superioare trec prin nucleul roşu şi talamus şi, de aici, ajung în scoarţa cerebrală motorie. Circuitele inferioare se îndreaptă spre nucleii vestibulari, nucleii reticulari şi măduva spinării.

4.9.2 Cum funcţionează scoarţa cerebeloasă?

Singura cale eferentă din scoarţa cerebeloasă este reprezentată de fibrele axonice ale celulelor Purkinje. Ele emit impulsuri cu o frecvenţă între 50-100 Hz. Aceste impulsuri sunt inhibitorii, având ca mediator acidul gamaaminobutiric (GABA) la nivelul terminaţiilor axonale ale neuronilor nucleilor cerebeloşi.

Una dintre caracteristicile comune ale celulelor Purkinje şi ale celulelor nucleilor cerebeloşi profunzi este capacitatea de a descărca continuu impulsuri. Celulele Purkinje descarcă cca 50-100 potenţiale de acţiune/s, iar celulele nucleilor cerebeloşi descarcă cu o frecvenţă şi mai ridicată. Astfel, frecvenţa stimulilor eferenţi ce pornesc de la ambele tipuri de celule poate fi cu uşurinţă modulată, fie în sens crescător, fie descrescător. De pildă, diminuarea ratei descărcării de impulsuri din celulele nucleilor cerebeloşi profunzi sub nivelul lor normal de activitate va avea efectul unui semnal eferent inhibitor pentru sistemul motor. Invers, orice factor care măreşte rata descărcărilor de impulsuri peste normal, va avea efectul unui semnal eferent excitator. În funcţie de necesităţi, cerebelul poate provoca fie excitaţie, fie inhibiţie.

Impulsurile aferente sosite pe calea fibrelor agăţătoare sunt stimulatoare pentru celulele Purkinje, producând creşterea efectelor inhibitorii exercitate de către aceste celule. Prin fibrele muşchioase se transmit, de asemenea, impulsuri facilitatoare, dar prin intermediul celulelor granulare. Celulele granulare facilitează pentru scurt timp celulele Purkinje prin fibrele paralele din stratul molecular, dar, în acelaşi timp, determină şi excitarea celor trei tipuri de celule inhibitorii: celulele stelate, celulele cu coşuleţ şi celulele Golgi. Primele două tipuri de celule inhibitorii au ca mediator chimic GABA, exercitând efecte inhibitorii asupra celulelor Purkinje, iar celulele Golgi au efecte inhibitorii asupra celulelor granulare. Celulele stelate fac sinapsă cu terminaţiile dendritice ale celulelor Purkinje,iar celulele cu coşuleţ fac sinapsă cu pericarionul celulelor Purkinje. Celulele Golgi fac sinapsă cu terminaţiile dendritice ale celulelor granulare, venind în contact şi cu fibrele muşchioase prin intermediul glomerulului. Se produce astfel un feed-back negativ prin care sunt reduse descărcările de impulsuri din celulele granulare, ceea ce determină o precizie mai mare a acestor impulsuri. Există date după care celulele Golgi ar influenţa şi descărcarea fibrelor muşchioase la nivelul glomerulului.

Prin prelungirile axonice ale celulelor stelate şi cu coşuleţ sunt inhibate celulele Purkinje. Prin această acţiune se înlătură, de fapt, efectul inhibitor al celulelor Purkinje, realizându-se astfel o adevărată inhibiţie a inhibiţiei. Fibrele agăţătoare măresc efectele inhibitorii ale celulelor Purkinje. Fibrele muşchioase, prin celulele granulare via fibrele paralele, celulele stelate şi cu coşuleţ, înlătură efectele inhibitorii ale celulelor Purkinje. Prin efectele facilitatoare asupra nucleilor cerebeloşi, fibrele agăţătoare şi muşchioase îşi exercită acţiunea asupra periferiei.

Celulele Purkinje trimit eferenţe spre nucleii cerebeloşi în funcţie de zona din scoarţa cerebeloasă din:

din arhicerebel (din lobul floculo-nodular), prelungirile axonice ale celulelor Purkinje ajung în nucleul fastigial şi, de aici, impresiile sunt transmise la nucleii vestibulari;

31

din paleocerebel, celulele Purkinje fac sinapsă cu neuronii din nucleii globus şi emboliform, iar, de aici, impresiile sunt transmise trunchiului cerebral şi nucleului roşu, având rol în menţinerea tonusului muscular.

din zona laterală a neocerebelului, celulele Purkinje trimit eferenţe la nucleul dinţat şi, mai departe, la nucleul ventro-lateral din talamus, proiectându-se apoi în scoarţa cerebrală.

Activitatea preponderentă a căilor aferente o au fibrele muşchioase. Aferenţa muşchioasă exercită asupra celulelor Purkinje atât efecte excitatoare, prin celulele granulare, cât şi efecte inhibitorii indirecte, prin celulele granulare, fibrele paralele, celulele stelate şi cu coşuleţ.

Stimularea celulelor cu coşuleţ şi a celulelor stelate de către fibrele paralele provenite de la celulele granulare produce un potenţial postsinaptic inhibitor (PPSI) asupra celulelor Purkinje. Pe de altă parte, atât celulele cu coşuleţ şi stelate, cât şi celulele Purkinje sunt stimulate de aceleaşi impulsuri excitatoare din fibrele paralele. Acest tip de aranjament neuronal se numeşte inhibiţie anticipativă (feed-forward inhibition) cu rol de a limita durata excitaţiei produse de oricare impuls aferent. Celula Purkinje, integratoare a tuturor aferenţelor sosite la cerebel, este, în acelaşi timp, şi unica sursă a impulsurilor eferente ce pleacă de la scoarţa cerebeloasă la nucleii cerebeloşi.

4.9.3 Rolul funcţional al cerebelului

Rolul funcţional al cerebelului a fost stabilit prin metode clasice de extirpare şi stimulare. Extirparea cerebelului lasă animalul imobil pentru 2-3 zile. Redresarea lui este posibilă după aproximativ o săptămână. Animalul are tulburări de statică, pe care le compensează prin lărgirea bazei de susţinere. Mersul animalului este ebrios (e.g. mers în zig-zag, mers festonat). Dacă se pune în faţa lui o farfurie cu mâncare, el nu nimereşte farfuria, ajungând fie în faţa acesteia, fie în spatele ei, fenomen denumit dismetrie. Dacă se extirpă doar o emisferă cerebeloasă, se constată apariţia de partea lezată a unei perturbări a gesturilor motorii. Mişcările sunt rapide, excesive, ceea ce duce foarte uşor la dezechilibrarea şi prăbuşirea de aceeaşi parte a corpului. Imediat după distrugere, animalul este capabil însă să înoate. Dacă distrucţia interesează lobul floculo-nodular, apare o accentuare a tulburării de echilibru şi mersul ebrios. Intervin, de asemenea, modificări de echilibru în momentul schimbării direcţiei de mers.

Dacă se stimulează electric cerebelul nu se produc nici modificări de motricitate, nici de sensibilitate, motiv pentru care cerebelul a fost denumit zona silenţioasă a creierului.

4.9.4 Principalele funcţii ale cerebelului

Cercetări recente au arătat că stimularea anumitor zone provoacă fie facilitarea, fie inhibiţia neuronilor motori din scoarţa cerebrală. Cerebelul este aşezat în paralel pe căile motorii şi senzitive somatice, de aceea el este informat tot timpul asupra comenzilor motorii corticale şi asupra executării motorii periferice.

În primul rând,cerebelul funcţionează ca un comparator şi stabilizator. Cerebelul compară în permanenţă intenţia cu performanţa (i.e. cu efectuarea mişcării). De obicei, scoarţa cerebrală emite comenzi supradozate. Pe măsură ce segmentul de corp se apropie de obiectiv, cerebelul calculează rapid viteza cu care se deplasează segmentul de corp. El transmite semnale spre scoarţa cerebrală, unde activează musculatura antagonistă şi inhibă muşchii agonişti, iar mişcarea se opreşte pe ţintă. Un astfel de circuit necesită o latenţă de circa 100 ms şi se numeşte circuit stabilizator.

În al doilea rând, cerebelul este implicat în coordonarea mişcărilor succesive. Datorită intervenţiei cerebelului sunt fixate momentele în care intervin în mişcare diferitele grupe musculare. Programarea se face în funcţie de forţa grupei musculare, de punctul iniţial şi cel final al mişcării. Perturbarea funcţiei de coordonare a corpului se numeşte adiadokokinezie, caz în care nu este posibilă executarea mişcărilor succesive de pronaţie şi supinaţie.

Cerebelul are importanţă şi în integrarea aferenţelor auditive şi vizuale cu reacţiile motorii. Din semnalul sonor sau vizual, cerebelul calculează viteza cu care organismul se apropie de sursa stimulului. De pildă, un cerebelos nu poate aprecia la traversarea străzii viteza cu care se apropie o maşină, motiv pentru care traversarea este foarte dificilă la astfel de persoane. O maimuţă decerebelată, deşi vede şi aude foarte bine, nu sesizează distanţa până la pereţii cuştii, izbindu-se cu capul de pereţii acesteia.

Cerebelul are importanţă în preprogramarea mişcărilor rapide (e.g. bătutul la maşină, cântatul la pian, dansul, jocurile sportive în general). Aceste mişcări se desfăşoară mult mai rapid decât latenţa de 100 ms, timpul necesar pentru realizarea circuitului stabilizator. Cerebelul memorează mişcarea, probabil, în arborizaţiile dendritice ale celulelor Purkinje şi cronometrează timpul de acţiune a diferitelor grupe musculare, în funcţie de forţa musculară, poziţia iniţială şi cea finală a mişcării. Un cerebelos nu poate alerga pentru că se dezechilibrează şi cade. Învăţarea unei noi mişcări sau perfecţionarea prin antrenament a

32

mişcărilor ştiute se face prin trecerea formei neprogramate într-o formă preprogramată prin repetarea, antrenarea şi memorarea mişcării. În timpul perfecţionării gestului motor se observă descărcări frecvente în fibrele agăţătoare şi olivele bulbare (locul de plecare a fibrelor agăţătoare). Deci, în învăţarea mişcării, este necesar un sistem frenator reprezentat de fibrele agăţătoare care, stimulând celulele Purkinje, măresc inhibiţia acestora.

Se consideră că cerebelul participă atât la iniţierea activităţii motorii, cât şi la finalizarea ei. În cursul mişcărilor voluntare se constată că, în nucleii cerebeloşi şi vestibulari, se produc descărcări cu aceeaşi frecvenţă ca cele din fibrele fasciculului corticospinal la începutul mişcării. În acest stadiu al mişcării nu apar însă descărcări în celulele Purkinje. La oprirea mişcării se intensifică descărcările în celulele Purkinje.

4.10 Integrarea tuturor componentelor sistemului de control motor Nivelul medular. În măduva spinării sunt programate modelele locale de mişcare corespunzătoare

musculaturii întregului corp (e.g. reflexele de apărare care îndepărtează segmentele corpului de un agent care provoacă durerea). În măduvă sunt localizate, de asemenea, programe complexe pentru mişcările ritmice, cum ar fi mişcările membrelor în timpul mersului, în timpul gratajului, precum şi pentru activitatea complementară a celor două jumătăţi ale corpului sau a membrelor inferioare faţă de cele superioare.

Nivelul mezencefalic îndeplineşte două funcţii principale în cadrul reglării motorii generale: menţinerea tonusului axial al corpului, necesar ortostatismului, fixând articulaţiile; modificarea continuă a acestui tonus, în funcţie de informaţiile primite permanent de la aparatul

vestibular (proprioreceptori, exteroreceptori şi receptorii retinieni) în scopul menţinerii echilibrului.

Nivelul corticospinal. Sistemul corticospinal transmite majoritatea semnalelor de la cortexul motor la măduva spinării. Funcţionează parţial prin emiterea unor semnale de comandă care declanşează intrarea în acţiune a diferitelor sisteme medulare de control motor. Poate, de asemenea, să modifice amplitudinea, evoluţia în timp sau alte caracteristici ale sistemelor medulare de control motor. În funcţie de necesităţi, sistemul corticospinal poate să şunteze sistemele medulare, emiţând semnale inhibitorii către acestea şi înlocuindu-le cu sisteme de control motor din trunchiul cerebral sau din cortex.

Funcţia asociativă a cerebelului. Cerebelul intervine la toate nivelurile controlului motor. Funcţionează împreună cu măduva, în special pentru a amplifica reflexul de întindere. La nivelul trunchiului cerebral, cerebelul intervine în asigurarea caracterului lin, fără oscilaţii anormale, ale mişcărilor posturale ale segmentelor corpului, în special ale celor necesare menţinerii echilibrului.

În ceea ce priveşte controlul exercitat de cortexul cerebral, cerebelul intervine prin emiterea unor comenzi motorii accesorii, în special pentru a asigura forţa motorie suplimentară necesară realizării unei contracţii musculare ample şi puternice chiar de la începutul mişcării. Spre sfârşitul fiecărei mişcări, cerebelul pune în acţiune muşchii antagonişti exact la momentul potrivit şi cu intensitatea necesară pentru a putea opri mişcarea în punctul dorit. În plus, cerebelul funcţionează în cooperare cu cortexul cerebral şi la alt nivel al reglării activităţii motorii: ajută la programarea în avans a contracţiei musculare necesare trecerii line de la o mişcare efectuată într-o direcţie la mişcarea următoare, într-o altă direcţie. Circuitul nervos implicat în acest proces trece de la cortexul cerebral la emisferele cerebeloase laterale şi se reîntoarce la cortex.

Funcţia asociativă a ganglionilor bazali. Ganglionii bazali sunt esenţiali în reglarea controlului motor din motive total diferite faţă de cerebel. Cele mai importante roluri ale acestora sunt:

ajută cortexul să execute modele de mişcare subconştiente, dar învăţate; participă la planificarea multiplelor modele de mişcare paralele sau secvenţiale care trebuie efectuate

pentru obţinerea performanţei motorii propuse. Ganglionii bazali intervin în modificarea modelelor de mişcare în funcţie de viteza solicitată de

exerciţiu, precum şi de amplitudinea dorită, controlând astfel şi evoluţia în timp, şi dimensiunea modelelor de mişcare.

4.11 Coordonarea psihomotorieControlul motor voluntar poate fi conceput ca proces de rezolvare de probleme în care se avansează

de la o stare neuromotorie curentă, prin operaţii motorii a căror proiecţie internă este un program motor rulat de structuri neurocognitive ce controlează un sistem motor cu mai multe grade de libertate, la o stare dezirabilă delimitată de scopul actului motor. Problema psihomotricităţii este unul din focarele dezbaterilor despre relaţia creier-minte, pe de o parte, datorită dezvoltării superioare a sistemului nervos central uman care permite controlul fin voluntar al sistemului motor, iar, pe de altă parte, datorită diversificării şi complexităţii inventarului de scopuri (i.e. cunoştinţe despre stări viitoare dezirabile) şi programe motorii.

Problematica coordonării psihomotorii a fost tratată in extenso în lucrarea Neurofiziologia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu, Editura Presa Universitară Clujeană, 2001 (pp. 113-125).

33

CAPITOLUL V – NEUROFIZIOLOGIA CONDIŢIONĂRILOR NESPECIFICE ALE COMPORTAMENTULUI

Comportamentul are la bază un set de condiţionări neurofiziologice nespecifice reprezentate de potenţialul funcţional şi nivelul de activare al structurilor corticale şi subcorticale, în strânsă legătură cu activitatea neurovegetativă şi neuroendocrină. Aceste condiţionări nespecifice care susţin comportamentele specifice se referă la un anumit grad de activare al structurilor neurocognitive (i.e. somn, stare de veghe, atenţie), un potenţial neurocognitiv (i.e. învăţare) şi o componentă dinamogenă care susţine comportamentul teleologic (i.e. comportament condus de scop), dar cu dependenţă neurovegetativă şi neuroendocrină primară (i.e. motivaţie).

Deoarece pentru activităţile integratoare superioare ale sistemului nervos central menţionate mai sus, activitatea bioelectrică corticală reprezintă un fundament comun vom începe cu studiul acesteia.

5.1 Activitatea bioelectrică corticală

5.1.1 Electroencefalograma (EEG)

Activitatea bioelectrică corticală este evidenţiată cu ajutorul electroencefalogramei (EEG) şi a potenţialelor evocate corticale. Primele cercetări sistematice asupra curenţilor electrici corticali au fost efectuate în 1929 de către psihiatrul vienez Hans Berger cu ajutorul galvanometrului cu coardă.

Pentru înregistrarea acestor curenţi corticali, electrozii erau aplicaţi direct pe creier, în cursul operaţiilor neurochirurgicale. Datorită dezvoltării aparaturii electronice, a posibilităţilor de amplificare a acestor curenţi cu valori de microvolţi (μV i.e. 10-6), înregistrările EEG se fac prin aplicarea electrozilor direct pe scalp. Mai mult, prin dezvoltarea tehnicii de calcul, se poate face analiza spectrală a undelor electrice corticale în funcţie de frecvenţă, amplitudine şi zona corticală unde aceste unde apar cu precădere. Se disting patru tipuri principale de unde notate cu α, β, θ şi δ. Fiecare undă are o anumită frecvenţă şi amplitudine, precum şi o anumită zonă de proiecţie corticală unde se înregistrează cu precădere.

Undele α apar la o persoană somnolentă, cu ochii închişi, izolată de mediul înconjurător şi sunt unde sinusoidale a căror amplitudine creşte şi apoi descreşte periodic. Ele sunt fusiforme, de unde şi denumirea lor de fusuri alfa. Un fus se extinde pe 0,5-2 s. Undele α apar sincron în cele două emisfere şi au o frecvenţă cuprinsă între 7-14 Hz, cu amplitudine ce variază între 15-30 μV. Se înregistrează mai frecvent în zona occipitală. Undele α apar la copil în jurul vârstei de 11 ani.

Când persoana deschide ochii sau i se aplică un semnal sonor apare un ritm β. Această reacţie de blocare a ritmului α se numeşte reacţie de atenuare. Undele β sunt asincrone, ele nu apar deodată pe zonele omoloage ale celor două emisfere, motiv pentru care acestea sunt caracterizate de desincronizarea activităţii cerebrale. Undele β au o amplitudine redusă şi frecvenţă mare. Frecvenţa undelor β este cuprinsă între 14-30 Hz sau chiar mai mult, cu o amplitudine redusă de 5-10 μV. Ele trădează activarea scoarţei, evidenţiindu-se mai ales în zona scizurii centrale a lui Rollando.

Undele θ au o frecvenţă de 4-6 Hz şi o amplitudine de 50-70 μV. La adult, ele sunt mascate de către undele α. Undele θ sunt caracteristice copiilor. Se înregistrează cu preponderenţă în zona temporală. La adult, ele apar în condiţii de frustare, în indispoziţii sau în unele faze ale somnului.

Undele δ au o frecvenţă cuprinsă între 0,5-3 Hz, cu o amplitudine de 100-300 μV. Aceste unde apar la adult în anumite faze ale somnului. Prezenţa lor pe EEG în perioada de veghe este considerată patologică.

5.1.1.1 Originea EEG

Undele EEG provin din straturile superficiale ale scoarţei. Simpla descărcare a unui neuron sau a unei fibre nervoase nu poate fi înregistrată la suprafaţă. Pentru geneza EEG este necesară descărcarea simultană a mai multor neuroni. În zona superficială a scoarţei există numeroase arborizaţii dendritice situate perpendicular. În zona arborizaţiilor dendritice ale scoarţei se înregistrează variaţii de potenţial între 10 şi 100 μV, datorită potenţialelor postsinaptice inhibitorii şi excitatorii. Sincronizarea lor se poate produce datorită intervenţiei formaţiunilor subcorticale şi, în primul rând, a talamusului. Pe creierul izolat undele α dispar de pe EEG, deci, când regiunile subcorticale sunt decuplate, nu mai apar unde α pe EEG. În pulvinar, se produc descărcări ritmice identice cu ritmul α. Distrugerea unilaterală a talamusului determină dispariţia undelor α de pe emisfera cerebrală ipsilaterală.

34

Undele β asincrone se pot induce pe EEG stimulând căile specifice până la mezencefal. Prin stimularea nucleilor specifici din talamus sau a proiecţiilor specifice din scoarţă nu apare desincronizarea EEG. Stimularea cu un curent de înaltă frecvenţă a zonei tegmentului mezencefalic, care face parte din sistemul activator ascendent al formaţiunii reticulare, determină o activare difuză a scoarţei şi trezirea animalului adormit, denumită reacţie de trezire sau arousal. Se admite că desincronizarea EEG exprimă intensificarea activităţii globale corticale (i.e. trezire, orientare, atenţie), pe când sincronizarea EEG exprimă diminuarea acestei activităţi. Sincronizarea activităţii electrice corticale este atribuită neuronilor corticali şi unor structuri subcorticale, îndeosebi nucleilor medieni ai talamusului, responsabili în principal pentru ritmul sincron α. Distrugerea formaţiunii reticulare mezencefalice determină dispariţia undelor asincronice β şi, totodată, determină intrarea într-o stare comatoasă a animalului.

Originea undelor θ se presupune a fi în sistemul limbic, mai ales în hipocamp, unde se înregistrează cu preponderenţă unde θ. Undele δ sunt de origine corticală. Ele sunt prezente şi în fragmentele de scoarţă cerebrală a căror irigaţie este menţinută de vasele meningeale.

5.1.1.2 Variaţiile EEG

Când vorbim de normalitatea unui traseu EEG avem în vedere aspectul său diferit după vârstă, după starea de veghe sau de somn, în repaus sau activitate, în funcţie de starea psihică.

Traseul EEG la adult este format, în stare de veghe şi repaus psihomotor, din ritmuri α în regiunile posterioare şi β în regiunile anterioare. În proporţie de 10-15% se poate constata în regiunile temporale şi un ritm θ.

Traseul EEG la copii este în funcţie de vârsta acestora. În mod sintetic se poate afirma că vârstele mici se situează în frecvenţele joase (unde de tip δ), iar, cu înaintarea în vârstă, încep să predomine frecvenţele mai înalte (undele α şi β). Deci, maturitatea cerebrală poate fi corelată cu frecvenţa.

Traseul EEG la senescenţă se caracterizează printr-o scădere a incidenţei, frecvenţei şi amplitudinii undelor α. Creşte incidenţa ritmului θ, cu tendinţă de migrare anterioară a ritmului α.

5.1.2 Potenţialele evocate corticale

Scoarţa cerebrală are o activitate electrică continuă. Pe lângă aceasta, se pot înregistra potenţiale evocate determinate de stimularea bruscă a receptorilor senzoriali, a căilor aferente specifice, a nucleilor de releu sau chiar a cortexului. Potenţialele evocate au putut fi evidenţiate în înregistrările EEG de rutină, la care s-a observat apariţia unor descărcări electrice în urma stimulării unei căi senzoriale. Iniţial, au fost înregistrate doar răspunsuri nespecifice, sub forma unor descărcări tranzitorii asociate mai mult sau mai puţin evident cu activitatea electrică de fond. Din categoria acestor răspunsuri, când vom prezenta activitatea electrică din cursul somnului, vom descrie complexul K. Acesta este format dint-o undă lentă bifazică pe a cărei pantă descendentă apar fusurile de somn. Acest complex apare spontan în stadiul II de somn lent sau în starea de comă, ca reacţie la un stimul neaşteptat (e.g. pronunţarea numelui unei persoane în somn lent sau în stare de comă determină apariţia complexului K pe EEG).

5.2 Neurofiziologia stării de vegheStarea de veghe, necesară menţinerii unui nivel al conştienţei, se caracterizează la nivelul cortexului

cerebral prin acel grad difuz de excitabilitate necesar desfăşurării funcţiilor cerebrale specifice şi a proceselor psihice complexe la om. În această funcţie, un rol fundamental revine unor formaţiuni subcorticale. Un rol important în această funcţie îl are formaţiunea reticulară.

5.2.1 Formaţiunea reticulară

Scoarţa cerebrală nu este o sistem independent. Ea are conexiuni strânse cu foarte multe regiuni subcorticale. Stimulii care ajung la scoarţă trec prin mai multe filtre la nivelul etajelor subcorticale. Unul dintre aceste filtre, care s-a dovedit a juca un rol esenţial în menţinerea stării de veghe, îl constituie formaţiunea reticulară (FR). Formaţiunea reticulară este o adevărată răspântie prin care trec şi se încrucişează atât căile aferente extero- şi interoceptive, cât şi cele eferente cortico-somatice şi vegetative.

Formaţiunea reticulară nu este o unitate morfologică, fiind alcătuită din mase de neuroni, identificaţi ca nuclei. Exceptând nucleii nervilor cranieni şi ai centrilor de releu pentru sistemul cerebelar, în formaţiunea reticulară, la animale s-au descris 98 de nuclei, iar la om 40, din care 9 au funcţii fiziologice însemnate. În afară de masele neuronale, formaţiunea reticulară se caracterizează printr-un sistem difuz de fibre nervoase

35

colaterale, care părăsesc căile aferente şi eferente specifice. Aceste fibre intră în relaţie cu masele nucleare, unde fac sinapsă, de unde pornesc apoi fibre care leagă în sens ascendent şi descendent diferite etaje ale sistemului nervos central şi exercită influenţe facilitatoare sau inhibitoare asupra acestora. Deşi formaţiunea reticulară a fost descrisă de Deiters în 1865, care-i conferă doar un rol de suport, de susţinere a formaţiunilor nervoase, abia în 1936 F. Bremer i-a putut decela rolul funcţional. El a conceput două modele experimentale:1. A secţionat axul cerebro-spinal la nivelul C1 la un animal pe care l-a menţinut în viaţă prin respiraţie artificială. Modelul experimental este denumit encefal izolat. La aceste animale, pe EEG apar perioade de veghe, caracterizate prin desincronizarea traseului EEG, dar şi perioade de somn, în care apare un traseu sincronizat cu unde de frecvenţă redusă.2. Într-un al doilea model, Bremer a practicat o secţiune la nivelul joncţiunii dintre mezencefal şi diencefal. Această secţiune este plasată puţin anterior de secţiunea intercoliculară mediomezencefalică a lui Sherrington prin care acesta evidenţia rigiditatea de decerebrare. Modelul experimental a lui Bremer se numeşte creier izolat. La acest preparat apar aceleaşi modificări pupilare şi EEG ca şi în cursul somnului.

Deci Bremer pune în evidenţă la nivelul trunchiului, între cele două secţiuni, o formaţiune responsabilă de starea de veghe. Această formaţiune nervoasă este formaţiunea reticulară. După zece ani, în 1946, Moruzzi şi Magoun au arătat că aspectul EEG de somn de pe preparatul creier izolat a lui Bremer se datorează întreruperii influenţelor excitatoare pornite de la sistemul reticular activator ascendent din trunchiul cerebral (SRAA) spre scoarţa cerebrală. Acest sistem funcţional s-a dovedit a juca un rol fundamental în menţinerea stării de veghe şi în reacţia de trezire. În lipsa acestor impulsuri activatoare, reacţiile creierului la stimulii din mediu ar fi imposibile.

Formaţia reticulară poate fi, deci, considerată ca o grupare de neuroni care serveşte, pe de o parte, ca punct de convergenţă a semnalelor din mediul extern şi intern, exercitând un efect dinamogen asupra scoarţei cerebrale şi menţinând o stare de trezire corticală. Pe de altă parte, formaţiunea reticulară este o cale prin care stimulii corticali se transmit difuz şi mijlocit structurilor nervoase subiacente, inclusiv motoneuronilor spinali, influenţând tonusul şi activitatea musculară, precum şi activitatea cerebrală. S-a propus împărţirea formaţiunii reticulare în trei mari sisteme:

sistemul reticular inhibitor descendent ponto-bulbar; sistemul reticular facilitator descendent bulbo-mezo-diencefalic;

sistemul reticular activator ascendent (SRAA). Formaţiunea reticulară este aşezată în zona ventromediană a trunchiului cerebral. Se întinde în bulb

de la descusaţia piramidelor, prin protuberanţă şi mezencefal. Cercetările au dovedit că şi nucleii talamici nespecifici (i.e. nucleii liniei mediene şi nucleii intralaminari), împreună cu nucleii hipotalamusului posterior şi lateral, fac parte din formaţiunea reticulară, formând capătul rostral al acesteia. Într-un sens mai larg, chiar întreg sistemul limbic telencefalic împreună cu nucleii talamici nespecifici şi hipotalamusul posterior şi lateral reprezintă extensii telencefalice şi diencefalice ale formaţiunii reticulare.

Aferenţele formaţiunii reticulare aduc semnale de la scoarţa cerebrală, mai ales prin colaterale ale căilor corticospinale. Sosesc, de asemenea, semnale colaterale din toate căile senzitive şi senzoriale şi aferenţe din sistemul limbic, nucleii bazali şi din cerebel. Eferenţele formaţiunii reticulare se îndreaptă spre scoarţă atât prin nucleii talamici nespecifici, cât şi extratalamic, fibre ce se răspândesc difuz în cortex. Eferenţele descendente intră în structura fasciculului reticulospinal.

5.2.1.1 Rolul funcţional al formaţiunii reticulare

Pentru cercetarea formaţiunii reticulare s-a recurs la metode de stimulare a unor populaţii celulare: stimularea unui singur neuron din formaţiunea reticulară duce la activarea a circa 25000 de neuroni învecinaţi. Recoltarea potenţialelor evocate din formaţiunea reticulară a arătat că, atunci când se stimulează un singur receptor, există un număr foarte mic de neuroni în formaţiunea reticulară care răspund mereu la acelaşi tip de stimuli, marea majoritate a neuronilor din formaţiunea reticulară răspunzând însă la aplicarea mai multor tipuri de stimuli. De aici concluzia că neuronii din formaţiunea reticulară sunt nespecifici sau multimodali. Reiese că în formaţiunea reticulară se produce o integrare a semnalelor periferice şi o modulare a informaţiei venită de la periferie. Formaţiunea reticulară joacă rol în: iniţierea şi menţinerea stării de veghe;

reflexul de orientare şi concentrarea atenţiei; controlul proceselor senzoriale, inclusiv habituarea şi inhibiţia externă; învăţarea condiţionată şi funcţiile mnezice;

funcţiile emoţionale prin relaţiile sale cu structurile limbice;

36

inhibiţia internă, prin relaţiile cu talamusul nespecific şi tegmentul pontin; inducerea somnului lent şi cel paradoxal.

5.2.1.2 Sistemul activator ascendent al formaţiunii reticulare

La animalele normale, excitarea formaţiunii reticulare mezencefalice determină trezirea animalului adormit. Distrugerea acestei structuri determină o stare comatoasă, cu pierderea conştienţei, a sensibilităţii periferice şi a reacţiilor motorii. La om, leziuni minime în formaţiunea reticulară mezencefalică determină o stare comatoasă.

Cercetările de neurofiziologie şi histologie au permis identificarea unor structuri activatoare la nivelul formaţiunii reticulare ventromediene mezencefalice, la nivelul porţiunii caudale a diencefalului, în zona subtalamusului şi hipotalamusului posterior. La animale, stimularea experimentală determină modificări bioelectrice şi reacţii comportamentale de trezire, de concentrare a atenţiei, de alertă sau chiar de panică.

Excitarea formaţiunii reticulare cu un curent de 2 mV la o maimuţă neanesteziată, cu electrozi implantaţi cronic, determină apariţia unei stări de alertă, de atenţie încordată. Excitarea cu un curent de 3 mV determină, pe lângă această stare, şi o stare emoţională puternică. Excitarea cu un curent peste 3 mV determină intrarea animalului într-o stare de panică.

Activarea formaţiunii reticulare se face prin aferenţele senzitivo-senzoriale, între care o mare eficienţă o au aferenţele dureroase. Activarea formaţiunii reticulare se realizează şi prin impulsuri exteroceptive, o eficienţă maximă având impulsurile exteroceptive din zona trigeminală. Pe lângă exteroceptori, impulsurile proprioceptive joacă un rol important în activarea formaţiunii reticulare în starea de veghe, aceasta primind continuu aferenţe proprioceptive musculare. În legătură cu rolul aferenţelor proprioceptive, se descrie un circuit de activare a formaţiunii reticulare alcătuit din fibrele eferente descendente primite de la sistemul reticular facilitator descendent, care măreşte tonusul muscular. Impulsurile proprioceptive suplimentează, la rândul lor, starea de activare a formaţiunii reticulare şi susţin starea de vigilenţă. La fel, sistemul corticospinal piramidal şi extrapiramidal au efecte de creştere a tonusului muscular.

Pe encefalul izolat s-a demonstrat existenţa unor zone corticale, prin stimularea cărora se produce reacţia de trezire corticală. Este vorba de circuitele cortico-reticulo-corticale cu rol în reacţia de trezire a animalului. Sistemul activator ascendent al formaţiunii reticulare este influenţat de către ariile prefrontale orbitale 11 şi 8, de ariile centrale 4, 3, 1 (aria motorie şi somestezică primară), de aria occipitală 19, de aria cingulată 24 şi de aria auditivă 22 din girusul temporal superior. Excitarea acestor zone cu un anumit curent, provoacă o reacţie de trezire a animalului adormit. Scoarţa cerebrală participă, deci, la propria ei activare şi la menţinerea stării de veghe prin emiterea de impulsuri corticofugale spre formaţiunea reticulară. Unii autori consideră că toate ariile corticale ar fi capabile de a activa formaţiunea reticulară.

Procesul de activare a formaţiunii reticulare se realizează nu numai prin mecanisme nervoase, ci şi prin participarea unor mecanisme umorale. În momentul trezirii se stimulează sistemul simpatic şi centrii adrenalinosecretori, determinându-se reacţia simpatoadrenală în care este stimulată şi secreţia de adrenalină a medulosuprarenalei. Noradrenalina şi adrenalina eliberate în creier sau la periferie determină o reacţie de trezire a scoarţei cerebrale. Această activare a formaţiunii reticulare se pare că se produce indirect prin creşterea presiunii arteriale. În formaţiunea reticulară s-a putut evidenţia existenţa unor baroreceptori sensibili la variaţia presiunii arteriale. Din acest motiv, persoanele hipotensive sunt mai somnoroase, iar cele hipertensive mai alerte. Activarea formaţiunii reticulare se mai poate realiza prin creşterea concentraţiei CO2

în sânge. Hipocapnia, hipotensiunea arterială şi hipotermia inhibă formaţiunea reticulară. Nu este exclus ca anumiţi hormoni sau substanţe psihogene să-şi exercite acţiunea asupra sistemului activator ascendent al formaţiunii reticulare şi astfel să determine efectele corticale. În formaţiunea reticulară au fost evidenţiate două sisteme de trezire, unul adrenergic, care ocupă segmentul mezencefalic şi altul colinergic, care ocupă talamusul nespecific şi rinencefalul.

Formaţiunea reticulară era considerată înainte ca un acumulator care se activează cu cât primeşte mai multe impulsuri. În ultima vreme, se vorbeşte tot mai mult de existenţa unor circuite intrinseci. S-a arătat că activitatea autonomă a formaţiunii reticulare (înregistrată cu microelectrozi) poate fi întreţinută în condiţiile în care se izolează o insulă din formaţiunea reticulară mezencefalică, deconectată de orice aferenţe, dar irigată normal. La animalele cu secţiunea totală la nivelul punţii şi înaintea trigemenului, preparat numit mediopontin pretrigeminal, se constată prezenţa în permanenţă a stării de veghe relevată prin desincronizarea traseului EEG. Deci, se presupune că formaţiunea reticulară ar avea o funcţie autonomă.

37

5.2.2 Reflexul de orientare

Orientarea este procesul prin care organismul, prin intermediul SNC, are capacitatea de a localiza corect în timp şi spaţiu atât propriul organism, cât şi obiecte sau evenimente externe. Orientarea reprezintă baza unor acte comportamentale complexe absolut necesare bunei desfăşurări a activităţii cotidiene. Iniţial, s-a considerat că orientarea depinde în mod direct de factorii motivaţionali. Odată cu mai buna precizare a factorilor motivaţionali s-a constatat că sunt două aspecte diferite ale activităţii nervoase superioare. Motivaţiei îi putem atribui doar un rol energizant şi dinamogen în orientare. Dar orientarea întreţinută de factorii motivaţionali are un caracter difuz, pe când orientarea selectivă este rezultatul unui proces de învăţare.

Activitatea omului este caracterizată mai ales de comportamente specifice; excepţie fac foarte puţine stări, cum ar fi stările de reverie, oboseală accentuată sau hiperexcitabilitate difuză. Orientarea şi atenţia sunt strâns legate. Atenţia este un set de mecanisme neurocognitive prin care se realizează procesarea selectivă a stimulilor, fie prin selecţia stimulilor care vor fi procesaţi, fie prin selectarea nivelului sau adâncimii procesării acestora.

În accepţiunea neurofiziologică, orientarea implică acea capacitate a organismului de a-şi stabili poziţia faţă de un reper fix. Întreaga activitate a omului este o integrare armonioasă şi complexă a sistemului senzorio-motor pentru că toţi analizatorii contribuie la activitatea de orientare, o semnificaţie deosebită având senzaţiile vizuale, tactile, de postură şi cele ce traduc poziţia musculaturii şi articulaţiilor. Orientarea presupune implicarea integrativă şi coordonarea exercitată de sistemul nervos central în ansamblu.

I. Pavlov a definit reflexul de orientare ca o reacţie complexă declanşată de acţiunea unui excitant nou, fiind la graniţa dintre reflexele înnăscute şi cele condiţionate. Ca reflex înnăscut, el se încheie la nivel subcortical, dar se supune procesului de habituare prin repetarea stereotipică a stimulilor, ceea ce ne relevă şi intervenţia scoarţei cerebrale.

Având în vedere că reflexul de orientare apare şi la animalele decorticate, s-a demonstrat că el îşi are sediul în structurile subcorticale. Scoarţa cerebrală intervine în acest reflex prin mecanismul cortico-reticulo-cortical în cazul stimulilor care au o anumită semnificaţie.

Reflexul de orientare poate fi considerat anticamera atenţiei. După un moment de alertă, reacţia de orientare va evolua fie către atenţie selectivă, în cazul în care stimulul are o semnificaţie, fie către neatenţie (habituare), în cazul unui stimul nesemnificativ. Reflexul de orientare este declanşat de discordanţa rezultată din confruntarea stimulului nou apărut şi variabilele prespecificate sau planul comportamental. Cu cât această discordanţă este mai mare, cu atât şi reflexul de orientare este mai intens.

Manifestările circumscrise de reflexul de orientare sunt controlate de formaţiunea reticulară, în acest reflex având rol atât sistemul reticular activator ascendent, cât şi sistemul talamic difuz. Excitarea reticulară se transmite descendent pe căile reticulospinale, antrenând atât motoneuronii din coarnele anterioare ale măduvei, responsabili de unele componente motorii ale reacţiei de orientare, cât şi neuronii vegetativi, responsabili de unele componente vegetative ale acestui reflex. Activarea reticulară exercită şi unele influenţe inhibitorii asupra sistemelor senzoriale, declanşând manifestări caracteristice ale componentei senzoriale a reflexului de orientare. Sistemul reticular activator ascendent susţine activarea şi reacţia de trezire corticală, tradusă prin desincronizarea corticală care explică componenta EEG a reflexului de orientare. După unii autori, semnalul nou care generează o reacţie de orientare, acţionează asupra formaţiunii reticulare mezencefalice, în timp ce repetarea acestuia solicită sistemul talamo-cortical nespecific şi îl inhibă pe cel mezencefalic.

Influenţele corticale asupra reflexului de orientare se exercită tot prin intermediul formaţiunii reticulare. Astfel, o excitare corticală unilaterală la un animal la care se realizează separarea celor două emisfere prin secţiunea corpului calos produce şi activarea celeilalte emisfere, prin circuitul cortico-reticulo-cortical. Reflexul de orientare persistă la aceste animale şi după secţionarea căilor senzoriale specifice, dar dispare în momentul în care se produce o distrugere a formaţiunii reticulare mezencefalice.

Deşi scoarţa cerebrală nu reprezintă o staţie obligatorie pentru reflexul de orientare, ea intervine mai ales în cazul unor stimuli cu semnificaţie asociativă şi cu o puternică încărcătură afectivă. Cortexul cerebral intervine şi în mecanismul de stingere a reflexului de orientare. În cazul repetării stimulului, se elaborează la nivelul structurilor cerebrale un model acceptor concretizat într-un model de activare ce codează calităţile stimulului, care este comparat permanent cu cel determinat de stimularea prezentă. Reflexul de orientare se declanşează când parametrii stimulului nu coincid cu modelul nervos cortical, iar fenomenul de stingere se produce când stimulul coincide cu modelul cortical elaborat.

Habituarea poate fi rezultatul intervenţiei directe a scoarţei cerebrale care, printr-un mecanism de tip feed-back negativ, reglează aferenţele la nivelul releelor subcorticale sau la nivelul receptorilor. Dar acest fenomen de obişnuinţă trebuie diferenţiat de fenomenul de acomodare a receptorilor sau a fibrelor nervoase

38

periferice. Obişnuinţa poate apărea chiar şi la intervale foarte mari dintre stimuli ( i.e. ore sau zile), fenomen care nu se produce în cazul adaptării receptorilor.

5.2.3. Atenţia

Omul trăieşte într-un mediu hipercomplex care nu permite sistemului neurocognitiv cu capacitate de procesare limitată prelucrarea neselectivă a tuturor fluxurilor de informaţie. Atenţia este un set de mecanisme neurocognitive prin care se realizează procesarea segregativă a stimulilor, prin selectarea stimulilor şi a nivelului (adâncimii) la care vor fi prelucraţi. Se disting două aspecte esenţiale:

Atenţia apare în starea de veghe, în condiţiile unui anumit nivel de vigilenţă. Vigilenţa nu este însă întotdeauna asociată cu atenţia.

Selectivitatea este determinată de cantitatea foarte mare de stimuli nerelevanţi a căror procesare ar interfera cu comportamentul teleologic al omului. Selectivitatea rezultă dintr-un proces activ neural, facilitator sau inhibitor, care se desfăşoară la diferite niveluri, începând cu organele periferice de simţ şi terminând cu scoarţa cerebrală. Sistemul neurocognitiv procesează stimulii cu valoare adaptativă, stimulii cu semnificaţie motivaţională, asociind atenţia cu motivaţia şi învăţarea.

5.2.3.1 Filtrarea atenţională

Sistemul neurocognitiv procesează selectiv fluxurile de informaţie, ceea ce presupune intervenţia unor mecanisme de filtrare care previne interferenţa procesărilor de informaţie, asigurând un comportament coerent şi care protejează etajele superioare de supraîncărcare. Aceste mecanisme de filtrare intervin încă de la nivelul recepţiei, conducerii şi prelucrării unui stimul, deci, atât la nivel periferic, cât şi la nivel central.

Filtrajul periferic se realizează la nivelul receptorilor prin procesul de inhibiţie a aferenţelor, urmând selecţia ce se realizează la nivel subcortical, în care sistemul reticular activator ascendent joacă un rol important. În final, selecţia se realizează la nivel cortical. Cortexul îşi controlează inputurile, reglând fluxul informaţional aferent, selectând anumite mesaje în vederea procesării şi respingându-le pe altele. De asemenea, selecţia se realizează şi pe dimensiunea adâncimii procesării unui stimul.

Filtrajul periferic al mesajelor senzoriale a fost demonstrat pe pisici cu electrozi implantaţi cronic în corpii geniculaţi mediani, la care se înregistrau potenţiale evocate la un semnal auditiv (click), aplicat la intervale de 2 secunde. De fiecare dată, în corpul geniculat median apărea un potenţial evocat. Dacă în cursul aplicării acestui stimul auditiv se abătea atenţia pisicii arătându-i-se, de exemplu, un şoarece, se observa că amplitudinea potenţialului evocat se diminua până la dispariţie. După înlăturarea stimulului care distrăgea atenţia, potenţialul evocat reapărea. Faptul că inhibiţia potenţialului evocat auditiv se observă la nivelul corpului geniculat median a dus la concluzia că, prin distragerea atenţiei, s-a blocat accesul stimulilor care deveniseră nerelevanţi. În acest caz avem de a face cu un filtraj periferic subcortical.

Filtrajul central a fost dovedit prin evidenţierea la nivelul cortexului a unor neuroni ai atenţiei. Cercetările cu microelectrozi au demonstrat că circa 10% din neuronii cortexului auditiv, de exemplu, nu descarcă decât dacă animalul întoarce capul spre sursa sonoră. Semnificaţia acestor neuroni demonstrează că scoarţa cerebrală dispune de unele rezerve funcţionale pe care mecanismele atenţionale le mobilizează. Astfel de neuroni ai atenţiei au fost descrişi în cortexul vizual, hipocamp, nucleul caudat şi în formaţiunea reticulară. Cercetări efectuate la om confirmă rezultatele obţinute la animale, sugerând că facilitarea senzorială este strâns asociată cu concentrarea atenţiei.

5.2.3.2 Mecanismele de activare a atenţiei

Se consideră că mecanismele de activare a atenţiei implică activarea căilor cortico-reticulo-corticale, în special pentru atenţia voluntară, în timp ce, pentru atenţia involuntară, ar fi suficiente numai structurile subcorticale, stimulul nou acţionând direct pe calea senzorio-reticulară (e.g. atenţia legată de reflexul de foame, de sete, de apetit sexual, în care s-ar putea implica proiecţiile limbico-reticulare din sistemul neuronal implicat în motivaţie).

Dintre proiecţiile cortico-reticulare identificate la nivelul formaţiunii reticulare a trunchiului cerebral, un rol important în menţinerea atenţiei voluntare revine potenţialelor cu origine în lobul frontal. În sprijinul acestei afirmaţii vine constatarea lipsei de concentrare a atenţiei la bolnavii care au suferit o lobectomie frontală sau faptul că subiecţii cu întârziere mintală sunt incapabili de a-şi concentra atenţia. La aceşti bolnavi s-au evidenţiat leziuni anatomo-patologice şi funcţionale ale proiecţiilor frontale.

39

La nivel cortical, funcţionarea sistemelor de atenţie selectivă includ aria 8, lobul prefrontal, dar în acelaşi timp şi cortexul parietal posterior şi girusul cingulat. Componentele acestui circuit se justifică prin faptul că atenţia presupune integrarea spaţială şi motivaţia pentru efectuarea unei sarcini. Cercetări recente au demonstrat importanţa emisferei drepte în procesul atenţiei la om, cea mai importantă fiind aria 24 (partea anterioară a girusului cingulat). Această arie este o piesă cheie a sistemului limbic, prezentând proiecţii atât în formaţiunea reticulară hipotalamo-mezencefalo-pontină, cât şi în nucleul caudat şi face parte dintr-un sistem arhaic de iniţiere a atenţiei (i.e. circuitele cortico-reticulo-corticale).

5.2.3.3. Neatenţia

Concentrarea atenţiei în condiţii perturbatoare solicită efort neurocognitiv. Ea depinde, în bună parte, de motivaţie şi de alţi factori individuali cum ar fi starea neuropsihică generală sau intensitatea şi potenţialul de interferenţă al factorilor perturbatori. Există însă situaţii când efortul de concentrare devine ineficient, trecându-se într-o stare de neatenţie. Se vorbeşte despre neatenţia simultană sau generalizată, care însoţeşte concentrarea atenţiei şi despre neatenţia selectivă, care se instalează progresiv în urma stingerii reacţiei de orientare.

5.3. SomnulSomnul este o manifestare comportamentală ciclică şi revesibilă, indusă de necesitatea de repaus,

manifestat prin suprimarea temporară a funcţiilor conştiente de relaţie, a sensibilităţii, proceselor rezoluţiei musculare, reducerea funcţiilor vegetative şi apariţia unei activităţi onirice. Considerăm că somnul este un comportament din mai multe motive: (1)avem manifestări comportamentale specifice caracterizate de căutarea unui loc liniştit şi confortabil pentru repaus; (2) avem un determinism fiziologic care îşi are originea în starea de oboseală neuropsihică sau fizică sau în condiţionările circadiene; (3) avem o metodologie prin care putem studia somnul ca şi comportament, ce include electromiograma (EMG), electroencefalograma (EEG) şi monitorizarea unor parametri fiziologici (e.g. ritm cardiac, respirator, conductanţa electrică a pielii, erecţie) (Carlson, 1991).

Somnul este un comportament care ocupă 1/3 din viaţă. Un om de 60 de ani a dormit 20 de ani. Din această perioadă, 18-20% din somn este însoţit de vise. Diferenţa între somn şi narcoză, comă, crize epileptice, sincope şi alte stări amintale însoţite de pierderea conştienţei este că somnul poate fi brusc întrerupt. Este diferit de comă deoarece se păstrează un grad de receptare a stimulilor senzoriali în cursul somnului. În cursul somnului creşte pragul de excitabilitate pentru toate formele de stimuli, scade tonusul simpatic, se reduce metabolismul, se produce o uşoară hipotermie, diminuă frecvenţa cardiacă, ritmul respirator şi se modifică diametrul pupilar.

5.3.1 Tipurile de somn

Din punct de vedere istoric, prima formă de somn descrisă de Loomis în 1932, a fost somnul lent conceput în cinci faze. În 1953, Aserinsky şi Kleitman au înregistrat EEG în cursul somnului şi au stabilit două tipuri de somn:

unul în care predomină undele lente θ şi δ numit somnul lent; al doilea tip cu unde rapide asincrone, care are aspectul EEG în stare de veghe, numit somnul

paradoxal (REM). Adormirea persoanei se face prin trecerea într-o perioadă de somn lent. Somnul lent se instalează în

mai multe etape sau faze.Faza I Fusurile α caracteristice persoanelor relaxate, somnolente, devin mai ample. Amplitudinea se

reduce apoi cu frecvenţa. La un moment dat, EEG apare aproape liniară pentru ca, apoi, pe traseul acesteia să se ivească undele θ. Această etapă corespunde perioadei de aţipire, de somn lent superficial. În faza I, se discută existenţa a două stări: Ia şi Ib.

stadiul Ia reprezintă o stare de tranziţie de la veghe la somn, caracterizată prin somnolenţă şi prin pierderea progresivă a stării de veghe;

stadiul Ib reprezintă un somn lent superficial; persistă reacţii de trezire la stimulii superficiali cu reapariţia de scurtă durată a ritmului α.

Faza II în care, pe lângă undele θ, apar nişte unde în formă de fusuri, cu o frecvenţă de 12-14 Hz denumite fusuri de somn. Aceste aspecte EEG se înregistrează mai ales în zona frontală. Este faza de somn confirmat. În aceste două faze trezirea este foarte uşoară.

40

Faza III în care se observă apariţia undelor mari δ, intercalate între fusurile de somn şi persistenţa undelor θ. În primele etape trezirea se face uşor. În cea de a treia etapă, sunt necesari stimuli saturaţi emoţional pentru a produce trezirea (e.g. mama se trezeşte brusc din această fază de somn la plânsul copilului).

Faza IV se trădează pe EEG numai prin unde δ; este faza somnului lent profund. Trezirea este foarte dificilă. După 90-120 de minute de somn lent se produce o activare, o desincronizare a EEG, când apar unde θ de 2-5 Hz, între care există câteva cu amplitudine de 25-75 μV în dinţi de fierăstrău. Ele apar în episoade de 3-15 s, dar, simultan, apar unde de 8-9 Hz foarte asemănătoare cu activitatea α din starea de veghe, traseu denumit de Kleitman model α modificat. Acest tip de unde este caracteristic somnului paradoxal. Somnul paradoxal durează în total 10-15 minute şi survine în 4-6 perioade în cursul unei nopţi.

La om, profilul unei nopţi de somn se derulează astfel: individul adult trece succesiv prin cele patru stadii de somn lent, începând cu aţipirea şi somnul superficial ( i.e. stadiile I şi II de somn) şi continuând cu stadiul III de somn profund. Aceste stadii se desfăşoară aproximativ în primele două ore de la debutul somnului. Prima perioadă de somn paradoxal apare la circa 120 de minute de la debutul somnului şi durează în medie 15 minute, marcând terminarea primului ciclu de somn. Urmează al doilea ciclu care durează circa 90 de minute, terminându-se, de asemenea, printr-o perioadă de somn paradoxal, de circa 15 minute. În acest mod, în cursul unei nopţi se succed 4-6 cicluri de somn.

Spre dimineaţă, perioadele de somn paradoxal cresc în durată şi frecvenţă. Trezirea de dimineaţă se face, de obicei, după o perioadă de somn paradoxal. Somnul paradoxal ocupă între 18 şi 20% din totalul somnului nocturn la adult, adică o perioadă de circa 100 de minute dintr-o noapte.

Modificările ce se produc în somnul lent sunt: reducerea tonusului muscular, dar nu abolirea lui; în primul rând se reduce tonusul muscular al

cefei, al musculaturii mentoniere şi al muşchilor laringieni extrinseci; reflexele somatice sunt reduse; funcţiile vegetative înregistrează un nivel scăzut: se constată rărirea ritmului cardiac şi

respirator, mioză şi mişcări lente ale globilor oculari; predomină undele lente sincrone şi de mare voltaj pe EEG; pragul de trezire variază în funcţie de stadiul somnului lent, în general, fiind relativ ridicat.Din cauza atoniei musculare, în cursul somnului lent apare sforăitul, prin punerea în vibraţie a

vălului palatin şi a pilierilor palatini din cauza căderii pe spate a limbii şi prin subţierea ţesuturilor dată de reducerea tonusului muscular. Din punct de vedere filogenetic, somnul lent este un somn mai nou, fiind legat de apariţia talamusului şi neocortexului.

5.3.1.1 Somnul paradoxal

Trezirea persoanei are loc numai după o perioadă de somn paradoxal, spre deosebire de adormire care se face printr-o perioadă de somn lent. Principalele caracteristici ale somnului paradoxal sunt:1. Din punct de vedere filogenetic este un somn mai vechi, un arhisomn. El depinde de structurile nervoase arhaice (trunchi cerebral, nuclei cenuşii centrali, sistemul limbic), de aceea se mai numeşte somn rombencefalic. Aceste structuri nervoase se maturizează mai precoce, de aceea, la sugar, predomină somnul paradoxal: circa 60-70% din totalul perioadei de somn la prematuri este somn paradoxal, pe când la adulţi reprezintă doar 18-20%. Până la 6 luni, EEG prezintă numai unde caracteristice somnului paradoxal. 2. Somnul paradoxal este caracterizat prin desincronizarea EEG pe neocortex şi apariţia undelor θ specifice în hipocamp. Undele EEG sunt asincrone, cu voltaj redus şi mai rapide decât în somnul lent (4-8 Hz), adesea greu de diferenţiat de ritmul α din starea de veghe. Periodic, apar salve de unde monofazice de durată de 3-15 s, cu frecvenţă de 2-3 Hz şi amplitudine de 25-75 μV (asemănătoare cu undele θ) cu aspect în dinţi de fierăstrău, în special în regiunea frontală. Se pare că somnul paradoxal are o componentă tonică de lungă durată şi continuă, caracterizată printr-o activitate corticală şi subcorticală cu unde de voltaj redus, asemănătoare celor din starea de veghe şi o componentă fazică de scurtă durată şi discontinuă, caracterizată prin descărcări în salve cu amplitudine mare.3. În somnul paradoxal se produc descărcări puternice ponto-geniculo-occipitale (semnale PGO) şi intensificarea descărcărilor neuronilor piramidali. Salvele de unde în dinţi de fierăstrău sunt urmate de mişcări rapide oculare. Ele se generalizează în sistemul optic, fiind caracteristice somnului paradoxal. Activitatea intensă corticală sau neuronală piramidală din somnul paradoxal este împiedicată de a se exprima motor prin inhibiţia reticulară pontină.4. Tonusul muscular este total abolit la nivelul muşchilor scheletici, inclusiv în musculatura antigravitaţională şi a cefei. Atonia pare a fi mediată la nivel spinal. Această relaxare totală se datoreşte

41

activităţii crescute a sistemului inhibitor descendent al formaţiunii reticulare bulbare. Relaxarea musculară completă din timpul somnului paradoxal favorizează procesele de refacere musculară, de aceea această etapă este considerată mai odihnitoare şi mai recuperativă decât somnul lent. Sforăitul apare şi în somnul paradoxal din cauza atoniei musculare.5. În somnul paradoxal se produce mişcarea rapidă a ochilor şi a unor segmente corporale (e.g. degete, urechi). Mişcările oculare sunt foarte rapide (frecvenţa de 60-70/min, de aici şi denumirea de somn REM, rapid eye movement, dată somnului paradoxal). Se caracterizează prin mioză (i.e. contracţia pupilelor), care este întreruptă din când în când de midriază (i.e. dilatarea pupilelor). Se produc mişcări lente ale urechilor la animale, ale musculaturii feţei, a spatelui, scrâşnitul dinţilor (bruxism), mişcări foarte asemănătoare cu cele produse în reacţia de trezire. Se mişcă adesea degetele de la mâini şi picioare.6. Apar modificări de instabilitate ale funcţiilor vegetative şi modificări ale ritmului cardiac şi respirator. Presiunea arterială scade cu circa 20-30 mm Hg, bradicardie şi bradipnee, variind cu creşteri ale presiunii arteriale. Apare vasoconstricţie periferică. Se intensifică circulaţia cerebrală şi creşte consumul cerebral de O2 şi de glucoză, însoţit de creşterea temperaturii creierului. La bărbaţi, apare în proporţie de 80% erecţie (3.9).7. Pragul de trezire este ridicat pentru stimulii indiferenţi şi scăzut pentru stimulii cu semnificaţie afectiv-emoţională. Reacţia de trezire se produce prin stimularea formaţiunii reticulare mezencefalice la animal, cu un curent mai puternic decât pentru trezirea din somnul lent. De asemenea, sunt necesari stimuli vizuali şi auditivi puternici.8. În somnul paradoxal apare activitatea onirică a creierului. În timpul stării de veghe, starea de conştiinţă este îndreptată spre lumea exterioară. În cursul viselor, se presupune că cele mai activate modele neuronale sunt reactivate, reprezentările corespunzătoare fiind articulate într-un colaj. Revăzând perspectiva psihanalitică, reziduurile diurne despre care vorbea S. Freud sunt reprezentările cele mai activate la suspendarea stării de veghe care compun un colaj (conţinutul manifest) despre a cărui semnificaţie (conţinutul latent) nu putem vorbi decât în sensul motivului pentru care aceste conţinuturi informaţionale au avut nivelul de activare cel mai ridicat: rest de activare, conţinuturile fiind activate recent sau conţinuturi saturate emoţional, caz în care li se poate atribui o semnificaţie personală decelabilă.

Pentru a demonstra rolul fiziologic al somnului paradoxal s-a încercat suprimarea acestui tip de somn la animale sau la om. După mai multe nopţi în care se suprimă somnul lent, persoanele devin irascibile, nervoase, iar, după câteva săptâmâni, acuză o oboseală intensă.

5.3.1.2 Mecanismul de producere a somnului lent

Până în a doua jumătate a secolului XX, somnul era considerat un răspuns pasiv sau stare de caracterizată prin absenţa răspunsului, determinată prin reducerea inputurilor cerebrale. Descoperirea activităţii electrice a creierului şi descrierea diferenţelor dintre stările de veghe şi de somn au întărit această idee despre somn ca stare de inactivitate generală, de repaus neuronal. Evidenţierea relaţiei unor structuri nervoase sau circuite funcţionale ca trunchiul cerebral şi sistemul activator ascendent al formaţiunii reticulare cu starea de veghe şi de somn, a fost un salt în înţelegerea mecanismelor de producere a acestor două stări extreme. Dar la aceea dată (Moruzzi et al, 1949), faptul că pe EEG somnul apărea cu unde lente sincrone era interpretat tot ca indiciu al unei stări inactive sau mai puţin active decât starea de veghe.

Abia după 1953, cercetările lui Aserinski şi Kleitman au arătat că aspectul EEG în cursul somnului prezintă o complexitate, mai ales în anumite faze ale sale, aproape tot atât de mare ca şi în starea de veghe. Astăzi, nu se mai consideră că somnul este un fenomen pasiv produs prin deaferentare corticală şi este unanim acceptată teza după care somnul este un comportament, identificându-se centri nervoşi specifici implicaţi în producerea somnului.

Interpretarea modernă a inducerii somnului lent este marcată de înţelegerea modulării active a tonusului formaţiunii reticulare şi a scoarţei cerebrale, prin influenţe ascendente şi descendente. Astfel, s-au evidenţiat o serie de structuri nervoase aşa-numite sincronizatoare responsabile de inducerea somnului lent:1. Porţiunea caudală a trunchiului cerebral, la nivelul fasciculului solitar, cât şi la nivelul punţii, în sistemul rafeului. Acţiunea hipnogenă a acestor structuri se exercită fie direct, inhibând sistemul reticular activator ascendent, fie indirect, contracarând efectele excitatorii ale sistemului reticular activator ascendent la un nivel superior. Sistemul rafeului cuprinde neuroni serotoninergici responsabili de declanşarea somnului lent, cât şi de producerea atoniei musculare. 2. Structurile talamice din alcătuirea sistemului sincronizator talamo-cortical sunt extrem de importante în producerea somnului, fiind responsabile de inhibiţia activă internă. Inducerea somnului lent necesită intrarea

42

în joc a structurilor talamice care primesc influxuri provenite de la structurile sincronizatoare bulbo-pontine menţionate mai sus, din hipotalamusul anterior, din cortex şi din nucleul caudat.3. Cortexul cerebral intervine şi el în inducerea somnului lent, funcţie anticipată încă de Pavlov în 1952. Starea funcţională a cortexului în somnul lent traduce o reorganizare funcţională de ansamblu şi nu o simplă depresie pasivă. Mesajele emise de cortex duc la dezactivarea sistemului reticular activator ascendent, contribuind astfel la menţinerea somnului lent şi susţinând activitatea structurilor sincronizatoare bulbo-pontine.4. Structurile hipotalamice şi limbice La nivelul hipotalamusului anterior, în regiunea preoptică, s-a evidenţiat o zonă hipnogenă. Ea se extinde însă de la regiunea preoptică până în partea centro-mediană a mezencefalului şi acţionează prin mecanisme colinergice. În hipotalamusul posterior a fost evidenţiat un centru al veghei care se pare că lucrează reciproc cu centrul somnului din hipotalamusul anterior. Zonele din hipotalamusul anterior primesc aferenţele hipnogene de la lobul temporal (zonele piriformă, prepiriformă şi periamigdaliană) şi de la lobul frontal (regiunea orbitală şi cingulată anterioară). Un rol important îl joacă formaţiunile limbice (hipocampul, amigdala, septul şi aria septală) care au efecte frenatorii asupra formaţiunii reticulare, prin intermediul hipotalamusului. Aşa cum am văzut, se apreciază că sistemul limbic telencefalic este o extensie anterioară a formaţiunii reticulare, a trunchiului cerebral care primeşte şi integrează inputurile de la toate sistemele senzoriale şi care trimite informaţia întregului sistem reticular al hipotalamusului şi trunchiului cerebral. Se realizează astfel un sistem recurent care facilitează informaţia sosită de la mai multe niveluri integrative ale trunchiului cerebral. Acţiunea inhibitorie a sistemului limbic şi în special a hipocampului asupra sistemului de veghe este incriminată în unele aspecte comportamentale ale somnului, cum ar fi starea de perplexitate şi obtuzie a stării de conştienţă care se observă în primele momente de trezire.5. Nucleul caudat participă, de asemenea, în mecanismele de inducere a somnului lent, acţionând prin intermediul talamusului nespecific şi fiind responsabil de reducerea tonusului în cursul somnului lent.

5.3.2 Mecanismele umorale ale somnului

Conform teoriei mediaţiei chimice a somnului şi a stării de veghe, monoaminele reprezentate de noradrenalină, dopamină, serotonină şi acetilcolină se intercondiţionează, participând la realizarea stării de veghe, a somnului lent şi a stării paradoxale.

Somnul lent este declanşat şi întreţinut în principal de serotonină. Distrugerea complexului rafeului, principal sediu al neuronilor serotoninergici, produce insomnie. Blocanţii enzimelor care degradează serotonina induc perioadele de somn lent, dar suprimă total somnul paradoxal.

O serie de hormoni, mai ales neurohormonii hipofizari şi hipotalamici, precum şi o serie de peptide active cerebrale au acţiune hipnogenă. Izolarea, identificarea şi sinteza lor este de dată recentă, în1978, când Morris le-a sistematizat, dar istoricul lor începe în 1913 când Legendre şi Pieron au indus somnul la un câine prin injectarea de lichid cefalo-rahidian în ventriculul IV, lichid extras de la un alt câine ţinut timp de 10 zile în stare de veghe. Ei au demonstrat astfel pentru prima dată existenţa unor factori umorali ai inducerii somnului. Dintre factorii umorali care induc somnul amintim: hormonii hipofizari, factori reglatori hipotalamo-hipofizari (liberinele), peptidele cerebrale inductoare de somn, endorfinele şi enkefalinele. Astfel, somatotropul (STH), numit şi hormonul de creştere, se secretă mai ales în cursul somnului lent (copiii cresc mai ales în cursul somnului). Nivelul crescut de STH induce somnul lent. În sânge, a fost izolat un polipeptid format din 7 aminoacizi denumit factorul delta de somn, care induce somnul lent (unde pe EEG).

5.3.3 Tulburările de somn

Tulburările de somn pot fi de ordin cantitativ (hiper- sau hiposomnii) sau de ordin calitativ (dissomnii), în care sunt tulburate raportul dintre diferitele faze de somn, organizarea sa ciclică. Cele mai frecvente tulburări de somn sunt însă insomniile care afectează aproximativ 15% din populaţie. În insomnie, există în mod cert o tulburare umorală intracerebrală. De cele mai multe ori s-a demonstrat însă că persoanele care se plâng de insomnie dorm mai mult decât îşi închipuie.

Vorbitul în timpul somnului sau somnilochia apare în perioada trecerii din somnul profund în cel superficial sau în stare de veghe. Nu este considerat o stare patologică şi este inofensiv. Este foarte probabil că subiecţii se află într-o stare de somn, deşi EEG arată scăderea stării de vigilenţă asociată cu modificări de somn lent. Individul nu-şi aduce aminte de aceste episoade din cursul somnului.

43

Somnambulismul apare mai ales la copii şi la tineri, având origine psihoreactivă. Survine sub forme de episoade ce durează câteva minute, somnambulii mergând cu ochii deschişi şi evitând obstacolele. Dacă sunt treziţi, nu-şi amintesc nimic. Episoadele de somnambulism se produc în faza a 4-a a somnului lent sau în momentul trezirii din faza a 4-a. Somnambulul prezintă fusuri pe EEG, deşi este cu ochii deschişi.

Enurezisul nocturn apare mai ales la copii, dar este fiziologic până la 4 ani la fete şi 5 ani la băieţi. Aproape 10% din copii prezintă această tulburare. El reprezintă o manifestare episodică caracterizată prin emisia involuntară de urină în cursul somnului, la o vârstă la care există controlul voluntar al micţiunii. De asemenea, aceste persoane nu-şi amintesc de acest episod la trezire. Se pare că perturbarea este cauzată de insuficienta maturizare a centrilor care declanşează micţiunea voluntară.

Automatismele masticatorii hipnotice (bruxismele) frecvente la copii, mai rar la adulţi, se caracterizează prin contracţii bruşte repetate la nivelul muşchilor maseteri, care provoacă şi mişcări de masticaţie. Ele apar în stadiul I şi II al somnului lent superficial, dispar în somnul lent profund (stadiul IV) şi reapar în faza REM. Frecvent, aceste tulburări episodice de somn se asociază cu somnilochia.

Crizele de pavor nocturn apar cu o incidenţă de circa 28% la copii. Ele survin în prima treime a nopţii la circa 15-30 de minute de la debutul somnului. Se caracterizează printr-o trezire bruscă, într-o panică extremă cu ochii larg deschişi, cu reacţii de agitaţie şi fugă, mişcări dezordonate, adesea bizare şi uneori asociate cu fenomene de somnambulism, producţii sonore (suspine, gemete, strigăte) şi puternice manifestări vegetative.

5.3.4 Activitatea onirică a creierului. Visul

Starea paradoxală este somnul în care apar visele. Argumentele care au condus pe majoritatea cercetătorilor să asimileze activitatea onirică cu starea paradoxală sunt:

subiecţii treziţi în cursul sau imediat după faza paradoxală îşi amintesc cu multă precizie şi în detalii un vis (după Jouvet, 27 de persoane din 30 de subiecţi examinaţi; după Popoviciu, 9 din 10);

treziţi în alte faze ale somnului, subiecţii nu-şi amintesc nici un vis sau au vagi şi incomplete amintiri despre un vis;

există o strânsă relaţie între intensitatea fenomenelor fizice din cursul stării paradoxale, cum ar fi mişcările oculare, fenomenele vegetative (e.g. neregularitatea respiraţiei cu perioade de apnee, tahicardie) şi intensitatea dramatică a visului amintit.

Structurile nervoase responsabile de producerea stării paradoxale (starea REM) au fost evidenţiate de Jouvet în anii ‘60, care a constatat că secţiunea mediopontină duce la dispariţia stării paradoxale, iar o secţiune dintre bulb şi punte conservă această stare paradoxală. Între aceste două secţiuni se găseşte nucleul reticular pontin caudat. Acest nucleu cuprinde în porţiunea dorsală, laterală şi rostrală locus coeruleus care prezintă neuroni noradrenergici, responsabil de cea mai mare parte a fenomenelor paradoxale. Rolul structurilor pontine în declanşarea somnului paradoxal a fost dovedit şi prin experienţe de electrocoagulare prin stereotaxie.

După distrugerea acestei zone la animale, dispare somnul paradoxal şi se produce o scădere a nivelului noradrenalinei din creier. De la nivelul locus coeruleus pornesc proiecţii spre encefal, spre complexul rafeului şi proiecţii posterioare şi caudale la cerebel şi măduva spinării. S-a dovedit că locus coeruleus poate fi privit ca un veritabil generator al fenomenelor paradoxale, prin relaţiile sale multiple cu complexul rafeului, cu cerebelul, cu scoarţa cerebrală, cu măduva spinării, cu hipotalamusul şi cu nucleul tractusului solitar. Căile ascendente prin care se realizează activarea corticală din cursul somnului paradoxal sunt independente de sistemul reticular activator ascendent, printre care se situează căile chimic codate spre neocortexul cerebral, spre ariile bazale telencefalice şi circuitul mezencefalo-limbic care leagă formaţiunea reticulară de hipocamp prin intermediul hipotalamusului. În reglarea stării paradoxale, un rol important revine sistemului limbic prin legăturile cu formaţiunea reticulară a trunchiului cerebral şi cu scoarţa cerebrală, care au rol în experienţele cu încărcătură emoţională ale visului. Stimularea hipocampului poate produce halucinaţii.

Jouvet a observat existenţa unei relaţii între mediatorii chimici centrali (i.e de la nivelul creierului) şi patternul veghe-somn. Cercetările au dus la concluzia reglării biochimice a acestor cicluri. În esenţă, s-a demonstrat că starea de somn lent si starea paradoxală au mediaţia chimică şi substratul neuronal specific. Jouvet a ajuns la concluzia, exprimată foarte plastic, că sunt necesare cel puţin trei chei pentru a deschide porţile visului (Jouvet, 1962).

Prima etapă este serotoninergică. Neuronii serotoninergici situaţi la nivelul punţii, în nucleul rafeului, sunt cei care susţin pregătirea activităţii onirice. Dovezi pentru această fază sunt date de etapele

44

preparatorii de somn lent, absolut necesare pentru apariţia episoadelor de vis. Somnul lent se pare că pregăteşte neuronii corticali pentru instalarea visului, realizându-se o acumulare de glicogen în celulele gliale. În cazul în care se inhibă sinteza de serotonină, visul este abolit, dar perioadele onirice se măresc foarte mult atunci când sinteza serotoninei este crescută.

Această primă etapă nu este suficientă pentru producerea visului. Intră în joc cea de a doua etapă, colinergică, cu rol important în producerea visului. Visul poate fi suprimat de către medicamentele anticolinergice (atropina) sau substanţele agoniste ale acetilcolinei (ezerina). Această etapă implică neuronii colinergici din punte.

Ultima etapă este considerată etapa executorie a stării de vis, fiind realizată de mediatorii catecolaminici. Este o etapă prevalent noradrenergică. Această etapă depinde de neuronii noradrenergici din partea caudală a locus coeruleus din punte. Aceşti neuroni comandă mecanismele de inhibiţie a tonusului muscular, dar sunt implicaţi mai ales neuronii noradrenergici din locus subcoeruleus, care joacă un rol important în apariţia fenomenelor fazice caracteristice stării paradoxale. Lezarea totală a locus coeruleus, aşa cum a arătat Jouvet, precum şi a neuronilor învecinaţi, suprimă în mod selectiv producerea stării paradoxale (Jouvet, 1967).

Mecanismele declanşării visului cuprind următoarele elemente principale: Primul element se caracterizează printr-o intensă stare de excitaţie a majorităţii neuronilor

cerebrali, inclusiv a neuronilor motori. În cursul visului are loc o intensificare a consumului de oxigen şi de glucoză al creierului. Un rol revine nucleilor vestibulari cu efect în declanşarea mişcărilor rapide oculare şi în excitarea motoneuronilor medulari.

Este necesar apoi să intervină un mecanism neuronal care să împiedice executarea fizică a mişcărilor din vis. Acest mecanism comandă atonia musculară din cursul somnului. Doar mişcările oculare reprezintă o activitate motorie propriu-zisă. Chiar activarea neuronilor piramidali şi extrapiramidali cerebrali nu poate antrena nici un fel de mişcare. Excepţie fac doar, cum am văzut, mişcările oculare şi unele descărcări fazice ale muşchilor distali. În acest fel, nu există riscul nici de a produce deplasarea, nici de a trezi individul care experienţiază starea de vis.

Dacă, însă, este suprimat selectiv mecanismul de inhibiţie activă asupra eferenţelor motorii, prin leziuni experimentale sau în afectări patologice ale regiunii caudale a complexului neuronal din locus coeruleus, este posibilă exteriorizarea motorie a visului. Pisicile cu astfel de leziuni, în experimentele lui Jouvet, prezintă în mod periodic, timp de câteva minute, un comportament halucinatoriu, cu agitaţie, panică şi acţiuni de vânătoare a unei victime imaginare. Că pisicile erau în episoade paradoxale, dar cu manifestări halucinatorii, şi nu într-o stare de veghe, ne putem da seama după semnele oculare, manifestate prin mioză puternică, prin lipsa de reacţie la stimuli vizuali şi auditivi şi posibilitatea de a suprima aceste episoade prin administrarea inhibitorilor monoaminoxidazei (enzima care degradează noradrenalina) care suprimă starea paradoxală.

5.3.5 Funcţiile somnului şi ale visului

Există numeroase argumente care sugerează că visul deserveşte o funcţie adaptativă ce implică memoria materialului cu încărcătură afectivă. Cerectările au indicat că somnul lent joacă un rol pozitiv în facilitarea memorării materialului care nu are componente emoţionale şi că acele conţinuturi saturate emoţional sunt distribuite în cursul stării paradoxale. Mulţi şi-au pus întrebarea dacă fazele de somn cu vise nu sunt mai degrabă simple fenomene de fantezie imagistică sau dacă ar implica un soi de sintaxă primară care conduce la valoarea de scenariu pe care o capătă uneori colajele onirice. Alte ipoteze consideră că visul are funcţia de selecţie a informaţiilor care vor fi transferate în memoria de lungă durată sau că ar avea pur şi simplu funcţia de a menţine o activitate neuronală minimă necesară conservării şi desfăşurării proceselor moleculare ale memoriei.

5.4 Bazele neurofiziologice ale hipnozeiHipnoza se poate defini ca o stare modificată de conştienţă indusă, de regulă, în mod artificial, în

care se facilitează o creştere a sugestibilităţii şi, drept urmare, pot fi induse o serie de modificări la nivelul sensibilităţii, motricităţii, memoriei, gândirii şi afectivităţii. Bazele neurofiziologice ale hipnozei au fost tratate în detaliu în Neurofizilogia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu, Editura Presa Universitară Clujeană, 2001 (pp. 162-169)

45

5.5 Învăţarea şi memoriaPlasticitatea comportamentală este definitorie pentru om pe scara filogenetică. Am putea considera

evoluţia neurocognitivă pe un continuum în care, la o extremă se găsesc organismele inferioare care dispun de comportamente prevalent prespecificate (i.e. instinctuale) ce ţintesc repercusiuni biologice indispensabile supravieţuirii individului şi speciei, iar cealaltă extremă este marcată de plasticitatea neuronală şi reprezentaţională a arhitecturii neurocognitive ce susţin plasticitatea comportamentală optimă adaptării omului la situaţiile impredictibile generate de mediu. Învăţarea circumscrie modificările comportamentale relativ stabile, diferite de efectele maturaţionale ale sistemului neurocognitiv şi motor, care se produc în interacţiunea dintre om şi mediu.

5.5.1 Tipurile de învăţare

Condiţionarea poate fi considerată aspectul fiziologic al activităţii psihologice de învăţare. Skinner (1938) argumentează că procesele de învăţare şi de condiţionare ar fi perfect superpozabile, existând şi opinii care atacă validitatea identităţii behaviorist-clasice dintre învăţare şi condiţionare. În condiţionare intervin procese perceptuale, mnezice şi atenţionale, putând fi prezent şi un puternic substrat motivaţional şi emoţional.

Condiţionarea clasică pavloviană sau condiţionarea responsivă se produce când cei doi stimuli diferiţi, cel condiţional (e.g. un sunet, o lumină) se asociază cu cel necondiţional (e.g. hrana) care determină răspunsul necondiţionat (e.g. secreţia salivară). După un număr de asocieri, stimulul condiţional este capabil să declanşeze răspunsul condiţionat (salivaţia). În cazul de mai sus se poate sesiza valoarea pozitivă a stimulului necondiţional (hrana), reflexul condiţionat astfel dobândit fiind un reflex pozitiv sau de apropiere.

Un tip similar de condiţionare este reflexul condiţionat de evitare. La nivelul labei animalului se aplică un stimul nociceptiv (i.e. şoc electric), care induce o reacţie necondiţionată de apărare (i.e retragerea labei). Stimulul condiţional poate fi un sunet sau o lumină. După un număr de asocieri în care stimulul condiţional precede stimulul nociceptiv, animalul va ridica laba la sunet (sau la lumină) înainte de aplicarea stimulului nociceptiv. Se poate, deci, sesiza în acest caz valoarea negativă a stimulului necondiţionat (durerea). Se obţine astfel un reflex condiţionat de evitare. Dacă la acest tip de condiţionare se adaugă un dispozitiv care să permită oprirea stimulului nociceptiv când actul motor de evitare este iniţiat de stimulul condiţional, se obţine un reflex instrumental. Acest reflex realizează legătura dintre condiţionarea clasică pavloviană şi cea operantă.

Condiţionarea operantă este un tip de condiţionare prin încercare-eroare. O acţiune oarecare iniţiată aleator de animalul de experienţă este urmată de un stimul de recompensă ( i.e generator de reflex pozitiv) sau de un stimul de pedeapsă (i.e. generator de reflex negativ). Acţiunea iniţiată de animal este întâmplătoare numai la începutul experimentului. În 1938, Skinner a elaborat un experiment în care a introdus şobolani flămânzi într-o cutie prevăzută cu o pârghie. Fiecare apăsare a pârghiei determină introducerea în cutie a unei cantităţi de hrană. Iniţial, animalul apasă accidental pârghia, apoi se condiţionează operant.

5.5.2 Memoria

Memoria circumscrie procesele de întipărire, stocare şi reactualizare a unui conţinut informaţional. Într-un sens mai larg, memoria include şi fenomenul uitării care caracterizează sistemele neurocognitive cu resurse computaţionale limitate. Memoria presupune producerea unor evenimente caracteristice la nivel molecular şi celular şi implicarea unor sisteme neurocognitive principale (e.g. girusul dinţat, cortexul entorinal, cortexul prefrontal).

Se vorbeşte de o memorie pozitivă care corespunde memoriei propriu-zise şi de o memorie negativă, reprezentată de fenomenul numit obişnuinţă ce constă în subactivarea unor modele neuronale care codează informaţii care şi-au pierdut semnificaţia.

Se consideră, de asemenea, existenţa unei memorii senzoriale care conţine informaţii senzitivo-senzoriale şi a unei memorii motorii care conţine informaţii despre programele motorii care caracterizează performanţa unui individ. Memoria în care informaţia este accesibilă timp de secunde, minute sau ore se numeşte memorie de scurtă durată (MSD), dar există şi o memorie de lungă durată (MLD) în care informaţia este accesibilă timp de câteva zile, săptămâni, luni sau chiar perioade mai îndelungate. Dihotomia MLD-MSD se bazează pe diferenţe între mecanismele moleculare şi tipul de circuite funcţionale caracteristice. Unii autori argumentează şi existenţa unei memorii imediate care durează secunde sau minute şi care se bazează în întregime pe modificările funcţionale de tipul circuitelor reverberante.

46

Conform unui alt tip de clasificare există o memorie de lucru şi memorie de referinţă, primul tip de memorie referindu-se la conţinuturile informaţionale cele mai activate la un moment dat, iar cel de-al doilea fiind similar cu memoria de lungă durată. În cazul omului se mai vorbeşte de memoria episodică a informaţiilor asociate cu un anumit context spaţio-temporal, importantă pentru formarea şi conservarea identităţii proprii, şi memoria semantică sau conceptuală a informaţiilor (cunoştinţe) neasociate cu un context spaţio-temporal.

Memoria explicită este memoria pentru fapte şi evenimente care pot fi reapelate conştient şi pare să fie dependentă de sistemul temporal mediodorsal (4.3.1). Memoria implicită desemnează conţinuturile informaţionale non-declarative, care nu sunt accesibile conştient şi angajează zone ca amigdala, cerebelul (i.e. memoria implicită a condiţionării), ganglionii bazali, cortexul cerebral (e.g. câmpul vizual frontal). Pentru testarea memoriei explicite i se dă subiectului să memoreze o listă de cuvinte, cerându-i apoi să le repete sau să le identifice într-o listă cu numeroase alte cuvinte. Memoria implicită se poate testa dându-i subiectului o listă care cuprinde doar primele două litere ale fiecărui cuvânt dintr-o listă anterioară ce trebuia memorată, cerându-i acestuia să spună primul cuvânt care-i trece prin minte (e.g. co---: cocoş, covor).

Pentru a evalua contribuţia scoarţei şi a formaţiunilor subcorticale la procesul de învăţare s-a stabilit un reflex condiţionat motor la pisică printr-un stimul luminos. După fixarea lui s-a procedat la decorticarea scoarţei occipitale, ceea ce a dus la orbirea centrală. Antrenând animalul în continuare, reflexul condiţionat elaborat a putut fi păstrat. Reflexul condiţionat dispare însă când sunt distruşi corpii geniculaţi laterali unde se află deutoneuronii căii vizuale. În experienţe în care s-a făcut ablaţia scoarţei pe suprafeţe variabile s-a ajuns la concluzia că, cu cât suprafaţa corticală diminuă reflexul condiţionat, cu atât acesta se fixează mai greu. În procesul de învăţare au importanţă atât zonele de proiecţie corticală specifice, cât şi zonele de asociaţie, cele mai semnificative zone de asociaţie fiind zonele prefrontală şi temporală superioară. Zona prefrontală este situată anterior de aria motorie primară.

Informaţiile sunt păstrate un timp în zona prefrontală, de unde sunt reactualizate conştient şi utilizate pentru efectuarea unor raţionamente logice sau a unor probleme abstracte. Zona temporală de asociaţie se extinde între aria somestezică S1 şi S2. Excitarea acestei zone produce halucinaţii auditive şi vizuale vii. Excitaţiile pot duce la fenomenul jamais vú în care o persoană se consideră într-un mediu familiar ca şi cum ar fi într-un mediu străin, ostil, şi fenomenul déja vú în care un mediu străin este perceput ca unul familiar. Se consideră că memoria inputurilor polisenzoriale implică, cel puţin parţial, lobul temporal.

Conform teoriei circuitelor cortico-limbico-diencefalice ar exista două circuite cu rol în memorie: Unul amigdalofug în care informaţia din cortexul temporal ajunge în regiunea eutorinală şi

parahipocampică, de aici în complexul amigdalian, informaţiile fiind apoi transmise talamusului mediodorsal şi ajungând în cortexul prefrontal.

Al doilea circuit este hipocampofug. Informaţia din regiunea entorinală şi parahipocampică ajunge în hipocamp şi, de aici, în corpii mamilari, apoi în talamusul anterior şi în cortexul prefrontal. Acest mecanism dublu permite substituire reciprocă în caz de necesitate.

Memoria presupune existenţa unor trepte sau stadii ce pot fi diferenţiate experimental. Memoria de scurtă durată include memoria senzorială şi memoria primară, iar memoria de lungă durată circumscrie memoria secundară şi memoria terţiară.

Potenţarea de lungă durată (LTP), mecanismul celular asimilat învăţării şi memoriei, este o creştere persistentă de potenţial, care poate dura zile sau săptămâni, produsă în căile neuronale în urma unor stimuli de înaltă frecvenţă care măresc eficienţa sinaptică. Acest fenomen este cel mai bine evidenţiat în hipocamp, mai ales în calea hipocampică. LTP depinde de activitatea sistemelor de semnalizare retrogradă ce implică mediatori de ordinul II .

Mecanismul genezei şi menţinerii LTP a fost tratat în detaliu în Neurofizilogia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu, Editura Presa Universitară Clujeană, 2001 (pp. 173-176)

Mecanismul de fixare a memoriei de lungă durată (procesul de engramare a informaţiei) este descris în două concepţii diferite: teoria fizică şi teoria chimică. Teoria fizică sau teoria glială a memoriei susţine că memoria de lungă durată se datorează modificărilor sinaptice. Teoria se bazează pe cercetările lui S.R. y Cajal din 1884. El a demonstrat că, pe măsură ce animalul îmbătrâneşte, sporeşte numărul de sinapse formate. Prin cercetări de microscopie electronică s-au evidenţiat şi modificări structurale. S-a constatat că, în timpul învăţării, se schimbă structura celulelor gliale (i.e. forma şi compoziţia lor). Scade concentraţia în ARN şi sporeşte nivelul mucopolizaharidelor. Aceste transformări ar favoriza transmiterea impulsurilor prin sinapse. Tot un argument în favoarea teoriei fizice este şi observaţia că animalele menţinute în medii ecologice şi cu un nivel adecvat de stimulare senzorio-motorie au scoarţa cerebrală mai groasă şi mai grea comparativ cu cele crescute într-un mediu monoton (e.g. rozătoarele izolate în spaţii restrânse faţă de cele cu posibilităţi de interacţiune într-un spaţiu mai larg). Această teorie nu explică însă de ce într-un traumatism

47

cranio-cerebral dispar parţial sau integral, în mod spontan, informaţiile stocate. Este imposibil de dovedit că după un asemenea accident poate să aibă loc o atrofie a sinapselor.

Teoria chimică a fost dezvoltată de cercetătorul scandinav Hyden între anii 1960 şi 1962. Autorul a fixat un reflex condiţionat prin solicitarea receptorilor vestibulari. După fixarea acestui reflex condiţionat, Hyden a observat o concentraţie crescută de acid ribonucleic (ARN) în nucleii vestibulari. Pornind de la cercetările lui Hyden, s-a declanşat o adevărată avalanşă de cercetări în care s-au studiat efectele sintezei de proteine asupra procesului de învăţare. Pentru blocarea sintezei de proteine s-au folosit substanţe antimitotice sau anticanceroase (e.g. puromicina, actinomicina D, azoguanine). Dacă injectarea acestor substanţe se face după fiecare perioadă de asociere a celor doi stimuli, reflexul condiţionat nu se mai fixează. Este posibilă achiziţionarea de noi informaţii, dar acestea nu sunt transformate într-un cod chimic. Când aceste substanţe sunt injectate în lobul temporal se tulbură şi memoria primară de scurtă durată.

Experimente foarte elocvente pentru intervenţia ARN în memorie au fost făcute de McConnell (1962-1964) pe un vierme numit planaria care prezintă un sistem nervos ganglionar. Planariile au capacitatea de a-şi reface întregul corp din fragmente ale acestuia. Planariile au fost învăţate să se orienteze într-un labirint la care mâncarea se găseşte la capătul acestuia. Secţionând planariile, fragmentele ce conţin ganglionii nervoşi refăcându-se, viermele îşi păstrează reflexul condiţionat de orientare în labirint spre zona unde este plasată mâncarea. Crescând fragmentele din corpul planariilor pe un mediu cu ribonuclează care hidrolizează ARN-ul, animalele regenerate în aceste condiţii nu-şi mai conservă reflexul condiţionat de orientare prin labirint. Dacă însă planariilor tinere le administrăm în hrană triturate din viermii care au învăţat anterior reflexul condiţionat de orientare prin labirint, acestea elaborează reflexul condiţionat după un număr minim de asocieri. Din aceste experimente reiese că ARN-ul constituie codul chimic, de stocare a informaţiilor. ARN-ului îi revine şi rolul de reţinere a informaţiei genetice, tiparului sintezei de proteine şi al sintezei de anticorpi. Datorită ARN-ului nou format, la nivelul sinapselor se produc enzime ce favorizează sinteza de mediator chimic, facilitând circulaţia informaţiei în lanţul neuronal.

5.5.2.1 Facilitarea şi modularea memoriei

Pentru fixarea informaţiei este necesară şi intervenţia unor factori afectivi, emoţionali. Stimulii indiferenţi nu sunt fixaţi în memorie, în schimb sunt reţinuţi stimulii plăcuţi sau neplăcuţi din mediul ce ne înconjoară. În stocajul mnezic, circuitele care trec prin amigdală permit stocarea polarităţii afective a informaţiei. De asemenea, proprietăţile autoasociative ale reţelelor hipocampice favorizează activarea unui model neuronal stocat în memorie dacă există şi o similaritate de context, inclusiv semnificaţia emoţională, între modelul curent şi modelul care trebuie activat.

5.5.2.2 Fiziopatologia memoriei

La alcoolicii cronici la care se produc degenerescenţe nervoase (i.e. degenerarea hipocampului şi a nucleilor mamilari) se instalează sindromul Korsakoff. La aceşti bolnavi memoria primară nu poate fi transformată în memorie secundară, condiţie în care apare amnezia anterogradă sau de fixare. Această situaţie se instalează după apariţia tulburărilor nervoase. Bolnavul nu-şi mai poate forma noi amintiri, este dezorientat în timp şi în spaţiu, este incapabil să înregistreze evenimente noi fără modificarea stocajelor mnezice.

După comoţii cerebrale, după şocuri electrice, după narcoză sau hipotermie se poate produce amnezie retrogradă sau de evocare în care se şterg din memorie evenimentele dinaintea intervenţiei stărilor mai sus amintite, inclusiv memoria secundară şi terţiară. Pacientul este incapabil de a evoca informaţii din perioada anterioară evenimentului perturbator (perioada afectată de amnezia retrogradă depinde de intensitatea şi distanţa temporală faţă de intervenţia traumatică), putând fixa însă informaţii curente. În aceste situaţii se tulbură accesul la memoria secundară, recuperarea mnezică putând avea loc treptat, după zile sau săptămâni de la incidentul petrecut.

5.6 Transferul interemisferic al informaţiei şi specializările emisferelor cerebrale La începutul anilor ‘50, corpul calos constituia un mare paradox pentru medicină. Pe de o parte era

mărimea lui estimată la circa 200 milioane de axoni şi poziţia sa centrală între cele două emisfere cerebrale, iar, pe de altă parte, faptul că secţiunea sa la animale, chiar şi la maimuţe, nu producea modificări majore. Acelaşi lucru se observa şi la persoanele născute cu agenezia corpului calos.

În parte, răspunsul a fost dat în experienţele iniţiate în 1953 de Myers şi Sperry, pe pisici şi maimuţe. Cercetările făcute au dus la concluzia după care corpul calos joacă, în primul rând, un rol în transferul

48

interemisferic al informaţiei şi, în al doilea rând, are rol în armonizarea şi unificarea funcţiilor neuropsihice ale celor două emisfere cerebrale. Într-o primă etapă, autorii au arătat că performanţele discriminatorii formate pe un ochi se transferă în cursul învăţării pe ambele emisfere cerebrale. Transferul nu se realizează numai la nivelul chiasmei optice, ci, mai ales, la nivelul corpului calos şi a comisurilor interemisferice anterioară şi hipocampică. Animalele cu secţiunea acestor structuri interemisferice se comportă ca şi cum ar avea două creiere, fiecare emisferă putând fi instruită separat. Un astfel de animal cu creierul divizat poate fixa reflexe condiţionate antagonice pentru fiecare ochi în parte.

Rezultate asemănătoare s-au obţinut şi la oameni. Tot în anii ’50, neurochirurgul Bogen a iniţiat operaţiile de divizare a celor două emisfere cerebrale prin comisurotomie. El secţiona corpul calos şi cele două comisuri anterioară şi posterioară (hipocampică) la bolnavi cu crize epileptice majore, puternice şi îndelungate. Operaţia de separare a celor două emisfere se numeşte split brain sau operaţia de creier separat. Această secţionare pornea de la ideea că severitatea convulsiilor epileptice poate fi redusă dacă descărcările ar putea fi limitate doar la un singur emisfer. Tulburările care apar în urma acestei secţionări sunt cunoscute ca sindrom de deconecţie şi constau, în general, în tulburări ale transferului informaţiei de la o jumătate a corpului la cealaltă jumătate. Acelaşi sindrom se observă şi la cazurile de agenezie a corpului calos. Dar, în afară de modificările neurologice la aceşti bolnavi, au apărut o serie de particularităţi. Din acest motiv, Sperry şi Gazzaniga au fost solicitaţi în anii ‘60 să evalueze modificările neuropsihologice la aceşti pacienţi. Cercetările s-au bazat în această evaluare pe bateria de teste utilizate în experienţele lor pe animale, în care se realiza discriminarea dioptrică, dar, având în vedere că, în operaţiile de la oameni, chiasma optică rămâne integră, aceste teste au fost modificate. Ei au folosit în primul rând tehnica tahistoscopiei. Fiecare pacient era solicitat să privească într-un punct în centrul ecranului. Pe ecran apărea fie la dreapta, fie la stânga un cuvânt sau o imagine pentru o perioadă de 100 ms. Acest timp foarte scurt era suficient pentru perceperea vizuală la ochiul de aceeaşi parte cu proiecţia, dar prea scurt pentru a da posibilitatea ochiului opus să efectueze mişcarea de vizare a imaginii. La aceşti bolnavi stimulii sosiţi din câmpul vizual stâng sunt transmişi prin chiasma optică în cortexul drept şi invers, pentru câmpul vizual drept. Apoi bolnavii trebuiau să repereze prin pipăit obiectul evocat verbal sau prezentat în spatele ecranului.

La majoritatea pacienţilor dreptaci comisurotomizaţi se observă greşeli în testele de denumire a obiectelor comune palpate cu mâna stângă, fără ajutor verbal. Apar deficite la examinarea câmpului vizual prin confruntare şi la examinarea mişcărilor mâinii stângi la comandă verbală. Testele de scriere cu mâna stângă evidenţiază disgrafia, iar testul desenului cu mâna dreaptă relevă desene rudimentare. Cea mai bună confirmare a absenţei de comunicare interemisferică se obţine cu testul de localizare încrucişată a informaţiei tactile. În ceea ce priveşte testele neuropsihologice, prezentările tahistoscopice permit evaluarea eşecurilor comparării intermisferice a stimulilor vizuali. Ascultarea dihotomică evidenţiază o extensie a materialului verbal auzit la urechea non-dominantă. Testul de împerechere a stimulilor tactili nu poate fi efectuat de aceşti pacienţi. La bolnavii la care s-a practicat comisurotomia, nu se constata alterarea facultăţilor intelectuale.

Cercetările lui Roger Sperry au dus la concluzia că ambele jumătăţi ale creierului posedă capacităţi cognitive, cu toate că în emisfera stângă este localizat centrul vorbirii. Emisfera dreaptă are rol în activităţile intelectuale cu un grad crescut de solicitări creative. Din observaţiile lui Sperry se poate desprinde tendinţa de polarizare, de specializare a celor două emisfere cerebrale, dar, în acelaşi timp, tendinţa de armonizare a funcţiilor bilaterale prin legăturile interemisferice. La copii preşcolari (i.e. până la 6-7 ani) predomină activitatea emisferei drepte, din acest motiv copii sunt extrem de imaginativi şi creatori. Educaţia şcolară solicită predominanţa progresivă a emisferei stângi, codul logic-verbal prevalând datorită prezenţei unei sintaxe ce face posibilă o semantică relaţională (i.e. obţinerea unui sens nou prin combinarea a două cuvinte) şi datorită presiunii spre comunicare.

Diferenţele dintre sexe privesc, de asemenea, polarizarea emisferelor cerebrale. Bărbaţii manifestă o mai mare competenţă în ceea ce priveşte sarcinile matematice şi de orientare spaţială, în timp ce femeile sunt superioare în domeniul probelor verbale. Centrul vorbirii al lui Broca este mai dezvoltat la femei comparativ cu bărbaţii, deşi volumul creierului la bărbaţi este sensibil mai mare, iar numărul neuronilor este cu aproximativ 4 milioane mai mare la bărbaţi decât la femei. Există deosebiri în ceea ce priveşte modul în care cele două emisfere contribuie la funcţiile mintale. Se observă la femei o reprezentare bilaterală a funcţiei verbale şi a funcţiilor spaţiale. Se pare că la femei există o mai bună comunicare interemisferică. De altfel, cercetările histologice au indicat un număr mai mare de axoni în corpul calos la femei comparativ cu bărbaţii. Se pare că, la femei, emisfera dreaptă îşi pune mai puternic amprenta în viaţa psihică comparativ cu bărbaţii la care emisfera stângă are o mai puternică exprimare logico-verbală.

49

CAPITOLUL VI – NEUROFIZIOLOGIA COMPONENTELOR HOMEOSTATICE ŞI PLASTICE ALE COMPORTAMENTULUI

Comportamentul uman presupune o componentă homeostatică, de conservare a echilibrului intern, şi o componentă plastică, care asigură modularea acestui echilibru conform solicitărilor din mediu. Componenta homeostatică circumscrie comportamente cu un grad mare de prespecificare care rezidă în modificarea variabilelor fiziologice, se manifestă ca o stare de necesitate care trebuie gratificată şi ţintesc repercusiuni biologice imediate care să restabilească echilibrul iniţial. Prespecificarea componentei homeostatice a comportamentului se referă la amorsarea unei modificări a unor variabile fiziologice la un anumit moment în ontogeneză (e.g. comportamentul sexual care debutează în pubertate) care declanşează un comportament specific şi care poate fi determinată după sincronizarea interspecifică, după caracterul stringent, uneori după manifestarea foarte timpurie şi după viteza de achiziţie a comportamentului specific. Comportamentele instinctuale (e.g. comportamentul alimentar, sexual, agresiv) sunt caracterizate de un răspuns ce nu se poate stinge prin habituare şi presupune o relaţie directă între intensitatea stimulului şi intensitatea răspunsului. Comportamentele instinctuale se consideră că sunt declanşate de un stimul-semnal şi sunt concepute ca precablaje sau condiţionări specificabile (experience-expectant knowledge).

Scoarţa cerebrală exercită o acţiune modulatoare, facilitatoare sau frenatoare, asupra sistemelor neurofiziologice subcorticale care stau la baza vieţii afective şi comportamentelor instinctuale. Această acţiune a scoarţei este dependentă de informaţiile senzitivo-senzoriale pe care ea le primeşte din mediu. Scoarţa cerebrală mediază între componenta homeostatică şi cea plastică a comportamentului. În 1954, Olds şi Milner au demonstrat la animale că, în comportamentele conduse de un scop, intervin mecanisme hipotalamo-limbice. Leziuni ale hipocampului produc o tulburare a acestor mecanisme, ceea ce duce la o perturbare a comportamentului motivat, precum şi la o stingere mai rapidă a reflexului de orientare.

Leziunile septale reduc placiditatea comportamentului şi dau naştere unei perseverări accentuate a răspunsului. Leziunile septale influenţează negativ performanţele de discriminare şi de alternare, din cauza perseverărilor pe care le produc. În cazul acestor leziuni sunt afectate distinct comportamentele de evitare şi de discriminare.

Hipersexualitatea produsă de leziunile bilaterale ale complexului amigdalian poate fi suprimată prin castrare şi restabilită prin administrarea de hormoni sexuali. Aceste observaţii atrag atenţia asupra relaţiilor neuroendocrine cu rol în susţinerea de către sistemul limbic a componentelor emoţionale şi motivaţionale ale comportamentului. De asemenea, animalele care, în urma unor leziuni amigdaliene, deveneau indiferente şi docile, devin din nou furioase şi agresive dacă sunt supuse unei leziuni suplimentare a nucleilor ventromediali ai hipotalamusului. Leziunile sistemului limbic modifică la maimuţă comportamentul social. Poziţia ierarhică a animalului în grup se schimbă. Şi la om leziunile patologice din această regiune determină o diminuare a agresivităţii sociale.

Neocortexul frontal nu este o structură unitară din punct de vedere al funcţiilor sale comportamentale. Leziunile bilaterale ale regiunilor prefrontale determină la om tulburări comportamentale care duc adesea la schimbarea personalităţii. Astfel, se observă diminuarea anxietăţii şi a preocupărilor de viitor, a impulsivităţii, o uşoară euforie, lipsă de iniţiativă şi de spontaneitate. Din punct de vedere intelectual se constată unele deficite de integrare comportamentală, tulburări ale memoriei recente, ale capacităţii de abstractizare, de anticipare a unor posibile evenimente. Toate aceste modificări ale personalităţii poartă numele de sindrom frontal.

La om, sindromul Klüver-Bucy este mai puţin caracteristic decât la maimuţă. El poate fi observat după ablaţii bilaterale de lob temporal, practicată după crize majore comiţiale şi convulsive, rebele la tratamentul medicamentos. Sindromul se observă când în ablaţie este inclusă circumvoluţia hipocampică, uncusul şi, uneori, amigdala. Se observă în acest caz apariţia placidităţii, tendinţe de examinare orală, anomalii ale comportamentului sexual, tulburări de memorie ş.a. Leziunile stereotaxice bilaterale localizate doar la nivelul nucleilor amigdalieni nu dau însă nici unul din simptomele sindromului Klüver-Bucy. Observând comportamentul animalelor, avem tendinţa de a le interpreta antropomorfic. Din punct de vedere strict neurofiziologic, nu se poate vorbi decât de mecanisme care facilitează anumite comportamente sau altele care le inhibă.

La o analiză la nivel molar, comportamentele sunt determinate de recompensă sau de pedeapsă, de plăcere sau de repulsie. În termeni mai generali, un comportament care are tendinţă de repetare este un comportament apetitiv, iar cel care are tendinţă de eliminare este un comportament aversiv. Comportamentele apetitive au o valoare pozitivă pentru supravieţuire, dar şi comportamentele aversive, prin evitarea sau eliminarea condiţiilor nocive, au tot o valoare pozitivă. Din punct de vedere al mecanismelor fiziologice, în ambele situaţii comportamentale intervin mecanisme inhibitorii sau facilitatorii care-şi au

50

sediul în sistemul nervos central. Lucrurile devin ceva mai complexe în situaţia în care comportamentul are lungi perioade de întârziere sau amânare (i.e. toleranţa la frustrare), ceea ce sugerează existenţa unor sisteme complexe de stocare, precum şi a unor sisteme de învăţare a coincidenţei şi confirmării. Coincidenţele apar când starea de necesitate este gratificată. Din punct de vedere neurofiziologic, se pot discuta relaţiile dintre componenta homeostatică şi componenta plastică în cazul mai multor tipuri de comportamente: comportamentul instinctiv, comportamentul voluntar şi comportamentul social.

6.1 Componenta afectiv-emoţională a comportamentuluiStudiul neurofiziologic al stărilor afectiv-emoţionale prezintă dificultăţi din cauză că emoţiile

comportă un însemnat factor subiectiv, iar, din punct de vedere experimental, nu se pot examina decât componentele obiective şi cuantificabile ale emoţiei. Până la elaborarea unor indici obiectivi de apreciere a proceselor psihice afectiv-emoţionale, au existat puţine studii de neurofiziologie în acest domeniu.

La baza creierului există un sistem extrem de complex care generează stările afectiv-emoţionale. În cercetările experimentale este greu de deosebit noţiunea de comportament emoţional de noţiunea de emoţie. În marea majoritate a cazurilor, cercetătorii consideră anumite componente ale răspunsului la stimul drept răspunsuri emoţionale. Anumite caracteristici ale activităţii musculare (e.g. tremurături, vocalizare) sunt corelate cu fenomene afective, după cum modificări vegetative intense sunt considerate indicatori ai unor stări emoţionale. Dar identificarea comportamentului emoţional definit prin aceste criterii pune problema în ce măsură aceste criterii sunt specifice.

Cercetările efectuate au demonstrat că două structuri subcorticale, situate la baza encefalului sunt implicate în stările afectiv-emoţionale: sistemul limbic şi hipotalamusul. Se consideră că, pe măsura dezvoltării filogenetice a sistemului nervos central, între sistemele aferente senzitivo-senzoriale şi cele eferente motorii, se interpun tot mai multe sisteme de analiză şi integrare care facilitează şi coordonează actele motorii complexe, pentru a fi cât mai adecvate condiţiilor de mediu. Aşa se explică faptul că, iniţial, între sistemele aferente şi eferente, principalul sistem de analiză şi integrare era reprezentat de formaţiunea reticulară. La capătul rostral al formaţiunii reticulare a apărut sistemul limbic care augumentează această capacitate integrativă. La om există un al treilea sistem, sistemul talamo-cortical, care conferă o putere de rezoluţie crescută analizei aferenţelor.

6.1.1. Bazele neurofiziologice ale stărilor afectiv-emoţionale. Sistemul limbic

Termenul de sistem limbic a fost propus de P. Broca în 1878 pentru structurile de la marginea învelişului neocortical. Multă vreme s-a crezut că sistemul limbic este legat exclusiv de simţul olfactiv. J. W. Papez, în 1937, descrie câţiva bolnavi care aveau leziuni în hipocamp şi în girusul cingulat, însoţite de tulburări emoţionale şi susţine rolul sistemului limbic în stările afectiv-emoţionale.

Din punct de vedere filogenetic şi citoarhitectonic scoarţa cerebrală se împarte în neocortex sau izocortex (i.e. scoarţa nouă) şi allocortex (i.e. scoarţa veche). Allocortexul conţine 1-2 straturi de celule, iar neocortexul 6 straturi. În cadrul allocortexului se disting arhicortexul, caracteristic pentru hipocamp, şi paleocortexul caracteristic zonei scoarţei piriforme. Deoarece în allocortex se formează senzaţiile olfactive acesta a primit iniţial denumirea de rinencefal deşi doar o mică parte a allocortexului intervine în olfacţie. Restul structurilor limbice împreună cu hipocampul joacă un rol în comportamentul afectiv-emoţional şi în motivaţie.

Sistemul limbic este format dintr-o serie de structuri nervoase aşezate pe faţa internă a creierului, în jurul hilului unei emisfere cerebrale. Structurile din jurul hilului se aseamănă cu o rachetă de tenis în care mânerul este reprezentat de bulbul olfactiv iar corpul este alcătuit din două inele: un inel intern care este format în partea superioară din corpul calos, iar în cea inferioară se întinde până la scizura hipocampului ce include hipocampul, în profunzime, nucleii septului şi nucleii amigdalieni, şi un inel extern, ce cuprinde girusul parahipocampic în partea inferioară şi girusul cingulat în partea superioară.

6.1.1.1 Conexiunile sistemului limbic

Căile eferente principale ale sistemului limbic sunt reprezentate de: stria terminalis, care leagă nucleii amigdalieni cu septul şi hipotalamusul şi fornixul ce uneşte hipocampul cu tuberculii mamilari ai hipotalamusului.

Majoritatea fibrelor striei terminalis îşi au originea în zonele corticomediale şi latero-bazale ale complexului amigdalian. Cele mai multe proiecţii ajung în hipocampul median şi, mai ales, în nucleii

51

ventromediali, nucleii supraoptici şi paraventriculari ai hipotalamusului. Efectele stimulării nucleilor amigdalieni se datorează în mare măsură modulării activităţii hipocampului.

Tuberculii mamilari, la rândul lor, sunt conectaţi cu nucleii anteriori ai talamusului prin tractul mamilo-talamic al lui Vicq d’Azyr. Numeroase fibre provenite din nucleii anteriori ai talamusului se răspândesc, apar în girusul cingulat, iar, de aici, în hipocamp, alcătuind circuitul lui Papez cu rol în memorie.

Aferenţele. Legăturile dintre neocortex şi sistemul limbic sunt puţine. O caracteristică esenţială a sistemului limbic este sărăcia conexiunilor cu neocortexul, ceea ce a făcut să se afirme în mod plastic, că neocortexul călăreşte pe sistemul limbic ca un călăreţ pe un cal fără hăţuri. În realitate, există câteva conexiuni constituite din fibre de la lobul prefrontal spre structurile limbice adiacente şi câteva conexiuni indirecte pe calea talamusului. Din cauza sărăciei conexiunilor cu neocortexul se explică faptul că emoţiile nu pot fi iniţiate sau întrerupte voluntar. Sunt descrise, de asemenea, interconexiuni între nucleii amigdalieni şi scoarţa din lobul insulei, cu importanţă în depozitarea informaţiei în memoria de lungă durată (i.e circuitele amigdalofuge). Altă trăsătură a circuitelor neuronale limbice este postdescărcarea. Datorită acestei proprietăţi, răspunsurile emoţionale pot dura mai mult decât stimulul care le-a iniţiat.

Porţiunii olfactive a sistemului limbic îi aparţine aria piriformă şi prepiriformă care sunt incriminate în cazul comportamentului alimentar, a interesului pentru sexul opus şi au şi funcţia de a preveni individul de anumite pericole. Sistemul extraolfactiv cuprinde formaţiuni importante cum sunt nucleii amigdalieni şi hipocampul.

Complexul amigdalian. Pe baza unor criterii funcţionale, complexul amigdalian poate fi divizat în trei părţi: corticomedială, laterobazală şi centrală. Fiecare din cele trei porţiuni conţine mai mulţi nuclei. Cea mai mare cantitate de hormoni steroizi suprarenalieni este captată de zona corticomediană. După distrugerea zonei corticomediene creşte nivelul de ACTH. Aceeaşi secreţie mărită de ACTH se observă şi la stimularea zonei laterobazale.

Organismul se adaptează mai bine la fusurile orare care prelungesc ziua. Din acest motiv, în deplasările spre apus, adaptarea se face mai repede decât în cele spre răsărit. De asemenea, acelaşi fenomen se observă atunci când ora oficială se prelungeşte în orarul de iarnă, când adaptarea se face mai repede, comparativ cu schimbarea orarului de vară, când adaptarea se face mai greu. Adaptarea la un nou ritm diurn se face aproximativ într-o săptămână. Distrucţiile în sistemul limbic modifică ritmul somn-veghe, iar distrucţiile la nivelul fornixului tulbură ritmul secreţiei endocrine de ACTH şi de glicocorticoizi. Ştiinţa care se ocupă cu studiul ritmurilor biologice se numeşte cronologie.

Sistemul limbic cuprinde structurile mediale telencefalice de origine corticală, care înconjoară foramina interventriculară a lui Monro situată între ventriculul III şi ventriculii laterali, cu excepţia cortexului olfactiv unimodal. Sistemul limbic a fost împărţit pe baza conexiunilor şi specializării funcţionale intrasistemice în două grupuri funcţionale: o axă hipocampică exteroceptivă şi o axă amigdaliană interoceptivă. Să notăm că funcţia unei structuri nervoase este dedusă prin combinarea datelor despre tipul informaţiilor pe care structura respectivă le primeşte prin căile aferente şi despre comportamentul şi relaţiile neuronilor individuali cu datele despre efectele comportamentale ale lezării structurii (Fox, 1996). În cadrul sistemului limbic, axa hipocampică este responsabilă de procesarea cognitivă a evenimentelor externe şi a contextului în care acestea se produc; axa amigdaloidă este responsabilă de generarea stărilor emoţionale şi motivaţionale ale organismului şi, aşa cum vom vedea, se sugerează că este implicată în realizarea asocierilor dintre stimul şi răspuns.

Axa hipocampică Între talamusul anterior şi formaţiunea hipocampică există o legătură anatomică şi funcţională strânsă. Talamusul anterior proiectează în cortexul cingulat posterior care, la rândul lui, proiectează înapoi în formaţiunea hipocampică. Un acelaşi tip de circuit se stabileşte între formaţiunea hipocampică, ce proiectează în corpii mamilari care menţin legături cu talamusul anterior. Formaţiunea hipocampică întreţine relaţii importante şi cu nucleii septali. Axa hipocampică include: formaţiunea hipocampică, nucleii septali, partea posterioară a girusului cingulat, partea dorsolaterală a cortexului prefrontal. Structurile asociate acestui subsistem sunt nucleul anterior al talamusului şi regiunea mamilară a hipotalamusului. Funcţia axei hipocampice pare să fie legată de procesări cognitive mai complexe ( i.e. faţă de cele care susţin învăţarea unor răspunsuri motorii simple sau a unor asocieri simple stimul-răspuns) recunoscându-se implicarea esenţială a complexului septo-hipocampic în formarea unor asocieri dintre evenimente sau obiecte şi context.

Axa amigdaloidă cuprinde: complexul amigdalian, nucleul-pat al striei terminalis (i.e. o extensie rostrală a amigdalei; Johnson, 1923), partea orbitală a cortexului prefrontal, partea anterioară a cortexului cingulat. Se consideră ca structuri asociate acestei axe nucleul dorsomedial al talamusului şi nucleul ventromedial al hipotalamusului. Cea mai importantă proiecţie a amigdalei este în talamusul dorsomedial; talamusul dorsomedial proiectează în partea orbitală a cortexului prefrontal care, la rândul său, proiectează

52

înapoi în amigdală. Amigdala mai menţine proiecţii cu nucleul-pat al striei terminalis şi cu hipotalamusul ventromedial, acestea fiind proiecţii paralele ale amigdalei cu proiecţiile formaţiunii hipocampice în nucleii septali şi corpii mamilari. Se acceptă că axa amigdaliană este implicată în modularea stărilor emoţionale. Starea emoţională a unui animal (e.g. frica) este operaţionalizată, de obicei, prin contextul în care apare (i.e. animalului i se prezintă stimuli care au fost anterior asociaţi cu întăriri negative) şi comportamentul animalului (i.e. încercările animalului de a scăpa sau a înlătura acţiunea acestor stimuli), alături de schimbările fiziologice asociate (e.g. descărcările de ACTH, frecvenţa cardiacă şi tensiunea arterială).

6.1.1.2 Axa hipocampică

Funcţia formaţiunii hipocampice şi a septului (etichetate deseori, datorită conexiunilor structurale şi funcţionale strânse, ca şi complex septo-hipocampic) pare să fie legată de formarea de asociaţii cognitive noi, complexe. În această funcţie integrativă, unul din rolurile cornului lui Ammon şi al girusului dinţat este asigurarea suportului neuronal pentru asociaţii spaţiale. Girusul parahipocampic şi cortexul peririnal se consideră că răspund de recunoaşterea obiectelor. Cortexul cingulat posterior este implicat în stocarea de lungă durată a informaţiei şi utilizarea acestei informaţii de către alte sisteme. Cortexul prefrontal dorsolateral este angajat în acele procese/sarcini mnezice în care factorii esenţiali sunt intervalul, decalajul sau înlocuirea stimulilor.

6.1.1.2.1. Neuroanatomia şi citoarhitectura hipocampului

Formaţiunea hipocampică este compusă din două structuri de forma literei U înfăşurate împreună din anterior spre posterior şi lateral, ca şi coarnele unui berbec (Blozowski, 1986): girusul dinţat (fascia dentata) şi cornul lui Ammon (hipocampus proper). Citoarhitectura şi neuroanatomia hipocampului au fost detaliate în Neurofizilogia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu, Editura Presa Universitară Clujeană, 2001 (pp. 194-196).

6.1.1.2.2. Hipocampul ca sistem de cartografiere cognitivă

Celulele piramidale nu prezintă doar diferenţe morfologice, ci pot fi distinse şi prin modelele de descărcare şi corelatele lor comportamentale. Astfel, celulele piramidale au potenţiale de acţiune (PA) de durată relativ lungă şi descarcă uneori foarte lent, altădată în zvâcniri scurte, cu decrement, numite vârfuri (spike-uri) complexe. Interneuronii au potenţiale de acţiune de scurtă durată, descarcă întotdeauna foarte repede, dar în forme diferite de vârful complex.

Modelul de descărcare al fiecărei celule piramidale are un corelat comportamental unic care corespunde fiecărei celule o anumită locaţie spaţială pentru care aceasta descarcă maximal. În timpul activităţii exploratorii spontane la şobolani (i.e. unul din comportamentele precablate la această specie), celulele piramidale din cornul lui Ammon descarcă doar pentru locaţii specifice din mediu. Descoperirea acestei corespondenţe şi literatura despre leziunile hipocampice care afectează capacitatea de învăţare spaţială şi memoria spaţială au dus la ipoteza că funcţia hipocampului constă în generarea unei hărţi cognitive a lumii înconjurătoare; activitatea hipocampului informează restul creierului despre locaţia curentă în harta cognitivă (O’Keefe et al, 1978). Celulele hipocampice au rolul de celule spaţiale, iar aria din mediu pentru care o anume celulă piramidală descarcă rapid se numeşte câmpul spaţial al acelei celule. Sistemul de cartografiere cognitivă implementat de hipocamp a fost detaliat în Neurofizilogia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu, Editura Presa Universitară Clujeană, 2001 (pp. 197-199)

6.1.1.2.3 Calcularea hărţii cognitive

Formaţiunea hipocampică este potrivită atât din punct de vedere celular, cât şi din cel al localizării neuroanatomice şi proiecţiilor pentru a susţine un sistem de cartografiere cognitivă. În continuare, vom încerca să schiţăm analiza la nivel computaţional (i.e. analiza sarcinii pe care trebuie să o execute un sistem de cartografiere cognitivă şi specificarea procesărilor necesare ce se interpun între inputul şi outputul acestui sistem; Miclea, 1999) a acestui concept de hartă cognitivă, concept cu origine în cercetările neurofiziologice.

Un sistem de cartografiere trebuie să aibă două componente:

53

un spaţiu de cartare, adică moduli interconectaţi, fiecare fiind receptiv la un număr mare de inputuri potenţiale;

un mecanism pentru construirea şi schimbarea hărţilor numit sistem de localizare care selectează zona potrivită pentru un input particular şi schimbările rezultate în reprezentarea itemilor ca răspuns la schimbările din mediu.Spaţiul de cartare constituie o matrice mare de neuroni cu proprietăţi identice (i.e. descărcarea

locaţie-specifică a celulelor piramidale din hipocamp) în aşa fel încât fiecare neuron să reprezinte o locaţie din mediu. În această matriţă sunt necesare cel puţin două inputuri: un input care să ofere informaţii senzoriale despre mediu şi un input care să informeze sistemul de cartografiere că animalul îşi schimbă poziţia în spaţiu sau îşi schimbă suprafaţa receptoare pentru o anumită locaţie din mediu. Inputul din mediu s-ar putea sprijini pe semnalele venite pe calea cortico-hipocampică prin aria entorinală. Inputul de localizare justifică prezenţa necesară în sistemul de cartografiere a celulelor care monitorizează direcţia capului, iar acest input ar putea veni pe calea hipocampică (una din cele trei căi ale hipocampului, numită şi a colateralelor Schaffer;). Sistemul de cartografiere cognitivă trebuie să dispună de un sistem motor cu mai multe grade de libertate, pe care l-ar putea controla prin proiecţiile directe sau mediate ale hipocampului în ariile motorii.

6.1.1.3. Axa amigdaloidă

Se consideră că axa amigdaliană este implicată în procesările şi comportamentul saturat emoţional. Grupul nuclear corticomedial este implicat în comportamentul sexual; s-a stabilit că nucleii corticomediali sunt angajaţi în reacţiile emoţionale pozitive, mai plăcute, iar nucleii laterali, bazali şi centrali mai mult în emoţii negative, aversive. Dacă discriminarea gustativă este o funcţie a regiunilor unimodale gustative, componentele hedonice ale gustului sunt mediate prin conexiunile cu nucleul central al amigdalei. Cortexul cingulat anterior, parte a axei amigdaliene, a fost subdivizat în două subsisteme: un sistem dorsal, implicat în controlul poziţiei ochilor şi a capului şi un sistem ventral, implicat în reglarea funcţiilor viscerale.

Cortexul prefrontal orbital este interconectat cu cortexul prefrontal dorsolateral. Ipoteza lui Fuster (1989) asupra funcţiei globale a cortexului prefrontal este că partea orbitală este responsabilă de suprimarea memoriilor care ar interfera în timpul comportamentelor teleologice complexe, funcţie complementară cu rolul cortexului prefrontal dorsolateral în stocarea temporară a stimulilor relevanţi şi pregătirea unui cadru pentru răspunsurile motorii (Windhorst, 1996). Toate funcţiile mai sus menţionate ale axei amigdaliene necesită o componentă de integrare a informaţiei venite din mediul extern cu informaţia despre stările interne ale organismului, componentă necesară pentru a produce răspunsuri comportamentale corecte.

6.1.1.3.1. Neuroanatomia complexului amigdalian

Pe baza unor criterii funcţionale, complexul amigdalian poate fi divizat în trei părţi: corticomediană, latero-bazală şi centrală. Fiecare din cele trei părţi conţine mai mulţi nuclei.

Zona corticomediană participă la prelucrarea informaţiilor olfactive. La om, această zonă are o dimensiune relativ redusă, pe când, la şobolani, 40% dintre structurile amigdaliene răspund la miros.

Partea mediană a zonei corticomediene pare a juca un rol de centru de integrare pentru semnalele senzitivo–senzoriale şi cele endocrine, în reglarea funcţiilor de reproducere. Aceasta prezintă conexiuni reciproce cu nucleii hipotalamici, mai ales cu nucleii ventromediali, având capacitatea de a influenţa activitatea acestora. Neuronii zonei corticomediene sunt dotaţi cu receptori pentru hormonii steroizi sexuali şi suprarenalieni. Hormonii estrogeni exercită efecte excitatorii asupra neuronilor zonei corticomediene, intensificându-le descărcările spontane. Detectarea hormonilor androgeni, estrogeni şi corticosteroizi de către neuronii amigdalieni poate juca un rol în controlul de tip feed-back al secreţiei hormonilor steroizi, prin hipofiză.

Nucleii latero-bazali Pe neuronii zonei latero-bazale s-au identificat un mare număr de receptori pentru diazepam (i.e. un medicament din familia benzodiazepinelor), care exercită un efect anxiolitic. Medicamentul inhibă activitatea unor neuroni amigdalieni, prin potenţarea acţiunii acidului gamaaminobutiric (GABA). Sinapsele GABA-ergice sunt foarte răspândite în toate structurile creierului. La om, ele reprezintă 35% din totalitatea sinapselor centrale. Deseori, anomalii în funcţionalitatea sinapselor GABA-ergice sunt cauza instalării tulburărilor de anxietate, apariţia fricii, a spaimei, a fobiilor sau a constrângerilor.

54

Există două clase de receptori GABA-ergici: clasele A şi B. Receptorii GABAA reglează penetrarea ionilor de Cl-, responsabili de inhibiţia prin hiperpolarizare. A doua categorie sunt receptorii GABA B; când sunt stimulaţi, măresc conductanţa canalelor de K+ prin intermediul proteinei G reglatoare. Astfel, canalele de K+ se deschid, potasiul iese din celulă, producând hiperpolarizarea acesteia şi exercitând, deci, tot un efect inhibitor.

Teama, frica, anxietatea se explică prin această funcţie a receptorilor GABA-ergici, dar mai ales a receptorului GABAA. Asupra receptorului GABAA acţionează şi anumite substanţe endogene. Există aşa numitele endozepine sau endodiazepine, asemănătoare diazepamului, care reacţionează cu receptorul GABAA şi astfel reduc starea de anxietate.

Zona centrală are strânse corelaţii cu nucleii vegetativi ai trunchiului cerebral. Prin stimularea zonei centrale a complexului amigdalian la şobolani se declanşează mişcări masticatorii, de deglutiţie, modificări ale secreţiei gastrice şi ale activităţii cardiovasculare. Din acest motiv stimularea acestei zone poate duce la apariţia ulcerelor gastrice. Aceste fenomene se explică prin conexiunile dintre zona centrală şi nucleii dorsal al vagului şi parabrahial. În zona centrală a complexului amigdalian neuronii sunt înzestraţi cu receptori pentru endorfine şi enkefaline. Din acest motiv, distrugerea sau stimularea structurilor amigdaliene poate modula durerea.

6.1.1.3.2 Neurofiziologia complexului amigdalian

Înregistrări ale neuronilor individuali din amigdală au arătat că există neuroni care răspund la stimuli vizuali, auditivi, gustativi, olfactivi sau somatosenzitivi. Sanghera et al (1979) a demonstrat însă că 19,5% din aceşti neuroni descarcă numai în cazul stimulilor care fuseseră folosiţi anterior ca întăriri în sarcini de discriminare vizuală. Mai mult, Wilson şi Rolls (1991) au indicat că aceşti neuroni manifestă chiar şi o preferinţă pentru stimulii care fuseseră anterior asociaţi cu întăriri pozitive, faţă de cei asociaţi cu întăriri negative. Această tendinţă nu este absolută pentru că neuronii care au răspuns la stimuli urmaţi de întăriri pozitive primare au continuat să descarce şi atunci când semnificaţia aceloraşi stimuli a fost schimbată prin asocierea cu întăriri negative primare (această sarcină în care întăririle sunt schimbate se numeşte sarcină de discriminare vizuală inversată). În alte regiuni, cum ar fi cortexul orbitofrontal caudal sau hipotalamusul, se observă o inversare a răspunsurilor neuronale paralelă cu inversarea întăririlor primare. S-a sugerat (Thorpe et al, 1983) că reţelele neuronale ale cortexului orbitofrontal şi ale hipotalamusului realizează reajustarea comportamentală promptă la stimuli cărora le-a fost schimbată (inversată) semnificaţia (valoarea întăririi) şi fiecare din aceşti neuroni sumează, prin proiecţiile de la amigdală, activitatea mai multor neuroni amigdalieni. Aceste populaţii de neuroni amigdalieni şi, la un nivel de integrare superior, neuronii hipotalamusului bazal şi ai cortexului orbitofrontal răspund, pe baza formării asocierilor stimul-întărire (e.g. stimul vizual-administrarea de hrană), numai când există o stare motivaţională (e.g. foame). Răspunsul acestor neuroni reflectă activarea unui mecanism al memoriei asociative care caută să producă un output potrivit pentru un răspuns emoţional sau motivaţional, output care va merge apoi la sistemele motorii subiacente. Un astfel de sistem responsabil de asocierile stimul-întăriri ar trebui să conţină sinapse modificabile care să permită realizarea unor asocieri între întăririle primare şi stimulii neutri care ar deveni astfel întăriri secundare.

Conexiunile amigdalei cu neocortexul, prin care se realizează eliberarea de acetilcolină în cortexul cerebral la apariţia de stimuli cu valoare emoţională (stimuli asociaţi cu întăriri sau stimuli noi), ar putea fi calea prin care emoţiile influenţează stocarea mnezică de la nivel cortical. Amigdala e implicată pentru a determina dacă, pe baza unei asociaţii anterioare cu o întărire primară:

reprezentarea unui stimul trebuie stocată pentru a facilita semnalizarea ulterioară a prezenţei acestuia în mediu şi orientarea mai rapidă spre el ;

se produce sau nu un răspuns afectiv ; animalul se apropie sau evită stimulul.

Unele studii (Zola-Morgan et al, 1989) au arătat că leziuni ale amigdalei care nu afectează cortexul entorinal şi peririnal nu produc deficite mnezice. Alţi cercetători (Bachevalier et al, 1985) consideră că distrugerea căilor amigdalofugale şi a eferenţelor majore ale hipocampului determină deficite marcate în sarcinile de recunoaştere a obiectelor. Oricum, există un număr mic de neuroni amigdalieni care răspund în sarcini de recunoaştere, descărcările lor fiind semnificative însă în cazul stimulilor noi, poate datorită proprietăţilor de recompensă intrinseci ale acestor stimuli (prin tendinţa precablată a sistemului nervos de a aborda aceşti stimuli).Un alt grup de neuroni amigdalieni răspund în primul rând la feţe. Se presupune că aceşti neuroni

primesc inputuri de la reţelele din cortex (e.g. sulcusul temporal superior) care răspund la acest tip de

55

configuraţie pe baza trăsăturilor fizice prezente (e.g. ochi, păr, gură). Amigdala ar fi legată în serie cu aceste arii corticale pentru a determina răspunsurile emoţionale şi sociale la feţe. O posibilă dovadă pentru acest fapt ar fi latenţa mai mare a răspunsului la neuronii amigdalieni. Această legare în serie s-a realizat din cauza importanţei recunoaşterii indivizilor după configuraţia feţei şi a complexităţii conotaţiilor emoţionale în comportamentul social.

6.1.1.3.3. Rolul complexului amigdalian relevat în experimentele de stimulare şi lezare

Amigadalectomia determină un registru larg de simptome, de la hiperemoţionalitate până la oralitate excesivă (i.e. examinarea orală excesivă a obiectelor) şi docilitate. Similaritatea mare a acestor simptome cu cele provocate de lobectomia temporală anterioară bilaterală ce produce sindromul Klüver-Bucy a îndreptăţit pe unii cercetători (Weisskrantz, 1956) să aprecieze că acest sindrom ar putea fi determinat doar de extirparea amigdalei. Se ştie că amigdala este implicată în sistemele de recompensă, fapt dovedit de eficienţa mare a administrării stimulării electrice a amigdalei ca întărire pozitivă în experimentele de condiţionare operantă. Jones şi Mishkin (1972) afirmă că multe din simptomele sindromului Klüver-Bucy ar putea fi un rezultat al deficitelor de învăţare a asocierilor stimul-întărire consecutive amigdalectomiei. Implicarea amigdalei în sistemele de recompensă este plauzibilă şi datorită inputurilor polimodale (informaţii procesate adânc de la nivelul ariilor corticale vizuale, auditive, gustative, somatosenzoriale, olfactive şi viscerale) pe care le primeşte această structură. Leziunile amigdaliene determină la şobolani şi scăderea neofobiei: şobolanii acceptă mult mai uşor alimente necunoscute.

După extirparea bilaterală a nucleilor amigdalieni, animalul rămâne apatic şi indiferent. Dacă se extirpă nucleii amigdalieni la o maimuţă, aceasta prezintă o puternică reacţie de teamă faţă de o altă maimuţă nou introdusă în cuşcă. Animalul nu mai recunoaşte caracterul prietenos, familiar al mediului şi nici mesajele transmise de semenii lui. Acest fenomen se numeşte jamais vú. Animalul nu se mai poate încadra într-un grup social. Din cauza apatiei, animalul care fusese lider înainte de leziune, îşi pierde această funcţie. Dacă acesta nu se retrage, grupul îl obligă să o facă.

Amigdalectomia determină la oameni reducerea tensiunii emoţionale, întărirea controlului emoţional şi, în consecinţă, creşterea pragului pentru frică şi agresivitate, o mai bună concentrare atenţională şi interacţiuni sociale mai recompensatoare (Halgren, 1981).

Fenomene raportate la stimularea amigdalei sunt senzaţiile sexuale însoţite de bradipnee sau polipnee, creşteri progresive ale frecvenţei cardiace, midriază, scăderea conductanţei electrice a pielii; automatismele sexuale sunt raportate, de obicei, la stimularea lobului frontal şi a girusului cingulat anterior. Când intensitatea stimulilor e mare şi pare să difuzeze spre diencefal, se înregistrează o fixare a privirii şi catatonie, precum şi schimbări masive pe EEG; aceste fenomene s-ar explica prin aferenţele majore ale amigdalei spre nucleul bazal al lui Meynert ale cărui celule colinergice ar putea controla EEG-ul neocortical. S-a încercat să se determine dacă implicarea centrală a amigdalei sau difuzarea semnalului electric prin numeroasele conexiuni ale amigdalei determină acest corolar de simptome. Singurul lucru cert care s-a putut stabili e că numai stimularea amigdalei produce întregul registru de fenomene.

6.1.1.3.4. Stările emoţionale influenţează procesările cognitive

Este un fapt cunoscut că amintirile fericite sunt mai probabil reactualizate într-o stare emoţională pozitivă, ceea ce sugerează că, odată cu informaţiile factuale, sunt stocate şi informaţii contextuale, inclusiv cele legate de starea emoţională (memoria pentru informaţii asociate cu un context se numeşte episodică).

Această sugestie se probează în reţelele neuronale asociative în care informaţiile despre evenimente particulare sunt stocate prin creşterea tăriei sinapselor dintre neuronii activaţi. Formaţiunea hipocampică este prototipul reţelelor autoasociative. Fiecare neuron primeşte un număr mare de inputuri (e.g. aprox. 16000 în hipocampul şobolanilor). Reţelele din CA3 par să opereze ca memorie autoasociativă capabilă să stocheze coincidenţe aproape arbitrare între inputuri. Este foarte posibil ca axonii să transmită şi informaţii despre starea emoţională curentă, iar aceste informaţii să fie stocate tot prin întărirea sinapselor. În aceste reţele, reactualizarea se produce când inputul real este foarte aproape de modelul input originar care a fost stocat; în acest caz, similaritatea inputului cu modelul iniţial creşte dacă şi starea emoţională curentă este similară celei iniţiale. Deci, amorsarea unor informaţii stocate în MLD prin stări emoţionale similare celor cu care a fost asociat modelul input iniţial nu este decât un caz particular al modului în care contextul afectează stocarea şi reactualizarea sau cum poate afecta procesarea cognitivă.

56

6.1.1.3.5. Complexul de orientare. Corelate EEG ale procesărilor de informaţie conştiente şi inconştiente

S-a observat că amigdala descarcă semnificativ la stimulii cu semnificaţie cognitivă, indiferent de natura lor senzorială. Studiile activităţii cerebrale care susţine procesările cognitive s-au realizat mai ales prin metoda potenţialelor evocate (ERP, event-related potentials) înregistrate în porţiunea scalpului. Corelatele neuronale ale procesărilor cognitive se remarcă prin faptul că se schimbă cu semnificaţia cognitivă a stimulului (care păstrează totuşi echivalenţa senzorială) în sarcini cu prezentări scurte, repetate, în care stimulii trebuie discriminaţi, recunoscuţi sau evaluaţi.

Într-un număr semnificativ de studii cu sarcini diferite, s-au evidenţiat o serie de componente EEG etichetate ca şi cognitive sub forma unor complexe numite N200/P300 (mai simplu, N2/P3 sau complexe pozitive târzii/unde lente). Aceste componente şi, în special, N2 au fost evidenţiate în amigdală.

N2 este, în general, negativ (latenţa este de 110 msec, iar latenţa vârfului la stimuli auditivi simpli este de 200 ms) şi este mai amplu în amigdală decât în hipocamp, ceea ce a condus la concluzia că e generat local. Aceste condiţii de evocare a complexului N2/P3 (i.e. stimuli noi sau care sunt semnale pentru sarcini comportamentale, deci, care trebuie să capteze atenţia şi să fie procesaţi preferenţial) şi consecinţele lor funcţionale sunt identice cu cele de la reflexul de orientare. Aceste cercetări consideră că atât complexul N2/P3, cât şi reflexul de orientare măsurat prin manifestări visceromotorii sunt părţi ale unei reacţii complexe evocate de stimuli care merită o evaluare mai aprofundată (i.e. angajează o procesare mai adâncă). Această reacţie complexă se numeşte complex de orientare.

Teoriile psihologice ale emoţiei diferă prin faptul ca unele consideră evaluarea emoţională a evenimentelor ca automată, precedând orice evaluare conştientă (Cannon), iar altele consideră că evaluarea conştientă este un antecedent necesar al emoţiei (James). Experimentele de genul celor descrise mai sus au demonstrat că procesarea conştientă nu precede în mod necesar evaluarea emoţională. N2 şi N4 din amigdală arată că procesarea emoţională se realizează în paralel cu cea cognitivă. Potenţialele evocate amigdaliene indică procesări emoţionale preconştiente, care sunt pe cale de a deveni conştiente. O altă implicaţie este că şi neuronii amigdalieni sunt apţi de a participa la reţelele care instanţiază conştienţa pentru că: câteva din corelatele ERP ale procesărilor cognitive sunt strâns asociate cu procesări conştiente şi sunt maximale în amigdală şi, în al doilea rând, varietatea, intensitatea şi complexitatea fenomenelor mintale evocate de stimularea amigdaliană depăşesc orice alt fenomen observat la stimularea unei arii corticale. Informaţii suplimentare despre corelatele EEG ale procesărilor conştiente şi inconştiente pot fi găsite în Neurofizilogia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu, Editura Presa Universitară Clujeană, 2001 (pp.208-210)

6.1.1.3.6. Amigdala: Loc de convergenţă a sistemelor neuromodulatoare

Amigdala pare să fie implicată în memoria saturată emoţional, fiind un locus al schimbărilor neuronale ce susţin memoria experienţelor afective. Weisskrantz et al (1956) consideră că rolul general al amigdalei este de a face posibile asocierile dintre stimuli şi recompense sau pedepse.

Aceste premise au condus la ipoteza că stocajul mnezic este reglat de sistemele neuromodulatorii activate de experienţă, aceste influenţe fiind măcar în parte mediate de amigdală (Gold et al, 1975). Această ipoteză este susţinută de faptul că reţinerea informaţiei achiziţionate recent este alterată de factori psihofarmacologici sau stimulare electrică a creierului imediat după antrenament. Stocajul mnezic ar putea fi reglat de sisteme fiziologice endogene (e.g. sisteme hormonale, de transmitere şi neuromodulatoare) activate de învăţare.

Amigdala este un loc de convergenţă a sistemelor neuromodulatoare (peptide opioide, GABA, epinefrină) care influenţează memoria prin activarea receptorilor norepinefrinici din amigdală. Injecţii intraamigdaliene cu antagonişti ai dopaminei sugerează că şi efectele dopaminei asupra memoriei implică amigdala.

6.1.2 Cum se comportă în ansamblu structurile limbice ?

În anul 1938, Klüver şi Bucy au arătat că extirparea regiunile paleo- şi neocorticale ale lobului temporal la maimuţe de sex masculin, cuprizând cortexul fronto-temporal, lobul piriform, complexul amigdalian şi o parte din hipocamp, produc modificări comportamentale caracteristice (i.e. sindromul Klüver – Bucy). Animalele care, înainte de operaţie erau sălbatice şi agresive, deveneau blânde şi docile, nu mai dădeau semne de frică sau de furie, chiar dacă erau atacate. Semne asemănătoare apar şi la om în cadrul bolii

57

Urbach–Wiethe în care se produce o calcefiere în jurul nucleilor amigdalieni. La aceste persoane dispare complet reacţia de frică.

Maimuţele cu asemenea leziuni examinează foarte atent toate obiectele din calea lor şi, după un scurt timp, revin pentru o nouă examinare a aceloraşi obiecte. Ele prezintă tulburări ale memoriei de scurtă durată, sunt foarte agitate şi se mişcă de la un obiect la altul. Au tendinţă de examinare orală, pipăie obiectele cu buzele. Se produce o tulburare a comportamentului emoţional. Animalul devine extrem de prietenos. Nu reacţionează într-un mediu ostil, apare fenomenul deja vú. Se produce apoi o tulburare a comportamentului alimentar. Animalul îşi schimbă comportamentul, devenind din carnivor vegetarian sau invers. Apare, de asemenea, şi o tulburare a comportamentului sexual, în sensul unei hipersexualităţi. Animalul se masturbează continuu. Dacă se introduce în cuşcă un alt mascul, animalul cu leziunile mai sus amintite, manifestă o intensă activitate homosexuală. Autorii considerau că tulburările comportamentului sexual s-ar datora distrugerii hipocampului.

Cercetările au fost reluate în anul 1953 de Schreiner şi Kling, care, la pisică, au produs distrucţia scoarţei piriforme ce acoperă complexul amigdalian. Autorii au observat modificări ale comportamentului emoţional. Animalele devin foarte supuse, blânde şi prietenoase. Nu protestează nici când sunt supuse la stimuli algici. La aceste animale apare, de asemenea, o activitate hipersexuală. Animalul nu mai face distincţie între sexe (homosexualism) sau chiar între specii (zoofilie). Din aceste experimente reiese că în coordonarea comportamentului sexual un rol îl are scoarţa piriformă şi prepiriformă a lobului temporal, componentă a sistemului limbic.

Unele părţi situate în partea anterioară a sistemului limbic, inclusiv tuberculii olfactivi şi regiunea septului, participă la coordonarea comportamentului emoţional. Aceste reacţii se aseamănă cu reacţiile de pseudofurie apărute după lezarea bilaterală a nucleilor amigdalieni anteriori, a hipocampului ventral şi a fornixului.

Leziunile bilaterale ale porţiunii mediene a lobului temporal, limitate la complexul amigdalian şi hipocamp, duc la reacţia de indiferenţă, de docilitate afectivă, o reducere a fricii, cu păstrarea furiei şi a mâniei la aplicarea stimulilor agresivogeni. Complexul amigdalian şi girusul cingulat joacă un rol în geneza stării de indiferenţă afectivă. Lezarea acestor structuri la animale în prealabil decorticate produce o creştere a reactivităţii emoţionale.

Extirparea girusului cingulat la animale cu scoarţa intactă ridică pragul emotivităţii şi scade reactivitatea emoţională, ceea ce determină o stare de indiferenţă şi pierderea fricii. Leziunile fronto-temporale ale girusului cingulat dau simptome analoage sindromului Klüver–Bucy, dar fără anomalii sexuale.

Leziunile nucleilor septali produc una din cele mai particulare conduite afective. La şobolani, asemenea leziuni cresc iritabilitatea, fenomen trecător în timp în cazul în care scoarţa cerebrală este intactă. Acest sindrom a fost descris de Brandy şi Nauta şi constă din următoarele semne: animalele au tresăriri explozive la stimuli neaşteptaţi, la încercarea de a prinde animalul, acesta reacţionează deosebit de violent, zbârlindu-se şi luptându-se; prezintă fenomene de vocalizare intensă (chiţăit). Sindromul Brandy–Nauta dispare în mod spontan în condiţiile în care scoarţa cerebrală rămâne intactă.

6.1.3 Rolul sistemului limbic

Sistemul limbic joacă următoarele roluri mai importante:1. Participă la reacţia de frică şi furie. 2. Participă la reacţiile de agresivitate sau de placiditate. 3. Sistemul limbic participă la comportamentul alimentar. 4. Sistemul limbic intervine în comportamentul sexual. 5. Sistemul limbic participă la reglarea ritmurilor biologice. Funcţiile sistemului limbic au fost detaliate în Neurofizilogia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu, Editura Presa Universitară Clujeană, 2001 (pp. 215-217)

6.2 MotivaţiaSistemul limbic participă la motivaţia comportamentelor. Prin motivaţie se înţelege totalitatea

factorilor endogeni ce comandă un anumit tip de comportament sau imprimă o anumită conduită. Motivaţia reflectă o stare de necesitate, solicită un anumit program comportamental, generează o anumită stare afectiv-emoţională (e.g. nelinişte, încordare, anxietate, chiar agitaţie motorie) şi are la bază o activare neselectivă a receptorilor şi o mobilizare energetică a organismului. Satisfacerea motivaţiei poate duce la o stare de linişte, de destindere prin gratificarea stării de necesitate.

58

Larg cunoscute sunt experienţele de autostimulare efectuate de soţii Olds în anii 1962-1964. Unui animal i se introduce un electrod permanent într-o anumită zonă a creierului localizată prin metoda stereotaxică. În cuşca în care se efectuează experimentul există o pedală prin apăsarea căreia se descarcă un curent electric care determină o stimulare la nivelul zonei din creier în care este plasat electrodul. S-a putut stabili astfel o relaţie între motivaţie şi recompensă, ca factor implicat în mod indiscutabil în motivaţie.

S-au descris anumite zone din creier în care excitarea prin apăsarea pedalei determină senzaţii de plăcere, de satisfacere. În această situaţie, animalul repetă apăsarea pedalei şi se autostimulează. Astfel, la şobolani s-a ajuns până la 5000 de autostimulări pe 24 ore, până când animalul făcea colaps prin oboseală. La maimuţe s-au localizat zone care determină până la 17000 de autostimulări în 24 de ore. În aceste situaţii, animalele renunţă chiar şi la alimentaţie şi somn pentru a se autostimula, ceea ce poate duce la extenuarea sau chiar moartea animalului. Senzaţiile produse de autostimulare sunt de plăcere, bună dispoziţie, relaxare şi linişte.

Zonele din creier care declanşează reacţiile de plăcere se numesc zone de recompensă şi reprezintă circa 35% din totalitatea creierului. Aceste zone sunt localizate în partea mediană a creierului, ce trece din regiunea scoarţei frontale, prin nucleii ventromedieni ai hipotalamusului, nucleii septali, prin tegmentul mezencefalic. Stimularea zonelor de recompensă produce adesea modificări genitale, erecţie, ejaculare şi congestie vulvo-vaginală. Neuronii dopaminergici şi serotoninergici sunt implicaţi în aceste reacţii. Distrugerea selectivă a acestor neuroni (6-hidroxidopamină; 6-OHDA) reduce sau chiar determină dispariţia autostimulării.

Imediat lateral de corpii mamilari există o regiune în care se termină sau prin care trec de la diencefal la mezencefal fibrele unui fascicul numit fasciculul telencefalic sau fasciculul creierului anterior. Excitarea acestei regiuni produce cele mai intense reacţii de autostimulare. Olds numesc această regiune centrul plăcerii.

S-au descris apoi zone cerebrale în care autostimularea produce efecte neplăcute, determinând reacţii de teamă, de teroare, probabil chiar dureroase. Animalul evită apăsarea pedalei a doua oară. Dacă experimentatorul stimulează repetitiv aceste zone se produc grave tulburări, putându-se solda chiar cu moartea animalului. Aceste zone se numesc zone de pedeapsă şi cuprind circa 5% din totalitatea creierului. Restul de 60% din creier sunt zone indiferente din punct de vedere motivaţional. Zonele de pedeapsă sunt aşezate în jurul apeductului lui Sylvius, în partea periventriculară a talamusului şi hipotalamusului şi în mică măsură în nucleii amigdalieni şi hipocamp. Hipocampul este o structură care integrează evenimente asociate cu viaţa senzorială şi joacă un rol în stabilizarea semnificaţiei stimulilor. Secţionarea fornixului tulbură această funcţie de filtrare, perturbând echilibrul dintre stimul şi răspunsul comportamental.

Formaţiunea reticulară mezencefalică joacă un rol în reglarea motivaţiei. Formaţiunea reticulară a trunchiului cerebral nu intervine doar în menţinerea stării de veghe, ci este şi un activator general al scoarţei cerebrale care susţine procesele motivaţionale.

6.3 HipotalamusulHipotalamusul este strâns legat de sistemul limbic, iar unii chiar îl încadrează în sistemul limbic.

Este un mozaic de nuclei situaţi sub talamus, reprezentând partea anterioară şi ventrală a diencefalului. Hipotalamusul este delimitat rostral de tegmentul mezencefalic printr-un plan transversal la nivelul vârfului caudal al corpului mamilar şi este limitat de şanţul chiasmatic. Are un volum mic, cu o greutate de 4-5 g la om, iar multitudinea de nuclei este greu de delimitat. Pe o secţiune sagitală se pot distinge mai multe niveluri: nivelul mamilar, nivelul tuberal, un nivel infundibular şi unul supraoptic.

Hipotalamusul este compus din trei zone longitudinale în fiecare emisferă: zona periventriculară care conţine celule mici şi medii ce compun fibre fine mielinice sau

amielinice cu un traiect oblic ventro-dorsal; în partea ventrală a zonei tuberale se află nucleul arcuat, implicat în activitatea sexuală;

zona hipotalamică medială include corpii mamilari, cu un nucleu medial mare şi un nucleu lateral mic.

Din punct de vedere citologic se descriu două categorii de celule în hipotalamus: celule mici cu afinitate tinctorială slabă numiţi neuroni parvocelulari, celule mari cu afinitate mare pentru coloranţi numiţi neuroni magnocelulari. Ei se aglomerează mai ales în nucleii supraoptici şi paraventriculari.

59

6.3.1 Conexiunile hipotalamusului

Hipotalamusul este un locus de încrucişare a unor căi ascendente de la măduva spinării şi bulb şi căi descendente de la scoarţa cerebrală şi talamus. Odată ajunse la nivelul hipotalamusului, impulsurile conduse prin aceste fibre sunt echilibrate prin conexiunile internucleare.

Aferenţele sosesc de la complexul amigdalian prin stria terminalis şi de la hipocamp prin fornix. Stria terminalis conţine fibre care merg de la nivelul amigdalei, de-a lungul nucleului caudat până la comisura anterioară. Fornixul se divizează la nivelul comisurei anterioare în două componente: componenta precomisurală care ajunge la aria preoptică şi la hipotalamusul anterior şi componenta postcomisurală care se distribuie la aria hipotalamică anterioară şi laterală şi la corpul mamilar. Prin fasciculul median al telencefalului sosesc fibre de origine olfactivă, orbito-frontală, septală, mezencefalică şi fibre provenite în general din principalii centrii viscero-motori ai trunchiului cerebral. Prin ansa lenticulară a lui Gratiolet sosesc fibre din porţiunea laterală a globus pallidus.

Eferenţele sunt dirijate spre principalii centrii ai sistemului limbic şi spre nucleii viscerali ai trunchiului cerebral. Relaţiile vasculare ale hipotalamusului cu hipofiza se realizează prin sistemul port cu rol în controlul hipofizei anterioare şi al sistemului endocrin. În hipotalamusul anterior, fibrele provenite din nucleii supraoptici şi paraventriculari au legătură cu neurohipofiza în eliberarea vasopresinei şi oxitocinei.

Hipotalamusul intervine într-un mare număr de reglări care concură la homeostazia mediului intern a individului şi a speciei (e.g. temperatura corporală, foamea şi setea, comportamentul sexual, ciclurile biologice) şi joacă un rol semnificativ în răspunsurile comportamentale primitive obţinute şi la animale decorticate cum ar fi stările de panică, de aversiune sau de furie. Fasciculul longitudinal median face parte din centrii de recompensă, zone în care se produc cele mai frecvente autostimulări. Animalele cu hipotalamusul distrus nu mai au capacitatea de a-şi păstra homeostazia.

6.3.2 Funcţiile hipotalamusului

Hipotalamusul este o structură în care sunt integrate reacţiile vegetative, endocrine şi somestezice. Hipotalamusul are rol, în primul rând, în comportamentul defensiv. Stimularea zonei postero-laterale declanşează o reacţie de furie acompaniată de o secreţie crescută de ACTH şi glicocorticoizi. Deoarece furia este îndreptată şi spre obiectele însufleţite din mediu se vorbeşte de o furie aparentă sau falsă. Aceste reacţii sunt reacţii comportamentale primitive obţinute şi pe animalul decorticat. Distrugerea hipotalamusului postero-lateral duce la imobilizarea animalului şi la o reacţie de apatie. Reacţia de falsă furie se obţine şi după distrugerea nucleilor ventromedieni. De aici putem trage concluzia că hipotalamusul anterior are acţiune frenatoare asupra hipotalamusului posterior.

Hipotalamusul intervine în mecanismul producerii stării de veghe şi de somn, influenţând ritmul somn-veghe. Distrugerea hipotalamusului posterior, observată în encefalita letargică, determină întreruperea sistemului activator ascendent al formaţiunii reticulare şi astfel induce o stare comatoasă. În mecanismele de producere a somnului, un rol important îl are o zonă hipnogenă din hipotalamusul anterior, aflată într-o stare de echilibru cu hipotalamusul posterior şi lateral implicat în starea de veghe.

Hipotalamusul este implicat în reglarea ritmurilor biologice. Nucleii suprachiasmatici sunt cei ce sincronizează ritmurile biologice endogene cu ritmul terestru. Se pare că doar ritmul termic al corpului nu este influenţat de această structură hipotalamică. Informaţiile legate de ritmul terestru ajung la hipotalamus prin fasciculul retino-suprachiasmatic.

Hipotalamusul are un rol semnificativ şi în reacţiile cardiovasculare. Stimularea hipotalamusului postero-lateral produce tahicardie, creşterea presiunii arteriale, reduce irigaţia tubului digestiv şi intensifică irigaţia în muşchii striaţi în contracţie. Lezarea acestei porţiuni a hipotalamusului duce la tulburări de acomodare la efortul fizic. Stimularea altor zone din hipotalamus produce modificări cardiovasculare caracteristice tipului de comportament activat (e.g. comportamentul alimentar este acompaniat de modificări de irigaţie la nivelul tubului digestiv).

Hipotalamusul intervine în comportamentul sexual, stimularea zonei mediene a hipotalamusului provocând erecţie. Distrugerea hipotalamusului anterior face să dispară libidoul, interesul pentru sexul opus. La animalele castrate comportamentul sexual revine la normal prin introducerea în hipotalamus a cristalelor de testosteron la mascul sau de estrogeni la femele. Leziuni minime în hipotalamusul anterior la femele tulbură ciclul oestral şi de căutare a masculului. Acest comportament se restabileşte după injectarea de estrogeni în hipotalamus. La om, comportamentul sexual nu este atât de dependent de hipotalamus şi de hormonii sexuali. Comportamentul sexual uman este extrem de corticalizat.

Hipotalamusul este angajat în comportamentul alimentar prin nucleii ventromedieni şi laterali. În nucleul ventromedian este centrul saţietăţii, iar în nucleii laterali centrul foamei. Distrugerea nucleului

60

ventromedian duce la ingestia în exces a alimentelor selectate conform obiceiurilor alimentare, ceea ce poate determina obezitatea. Distrugerea nucleilor laterali duce la afagie, ceea ce produce caşexia.

Hipotalamusul intervine în metabolismul hidric prin centrul setei situat în nucleii antero-laterali. Vasopresina este secretată în nucleii anteriori supraoptic şi paraventricular ai hipotalamusului şi are rol antidiuretic, de conservare a apei în organism. Hipotalamusul intervine şi în metabolismul substanţelor energetice. Leziuni în hipotalamus asociate cu disfuncţii endocrine duc la sindromul adipozogenital caracterizat prin atrofie genitală şi obezitate. Stimularea hipotalamusului postero-lateral produce hiperglicemie.

Hipotalamusul are rol în coordonarea glandelor endocrine prin neurosecreţiile care reglează hormonii hipofizotropi (liberinele). Are legături nervoase cu neurohipofiza prin tija pituitară, iar cu adenohipofiza prin sistemul port hipotalamo-hipofizar.

Hipotalamusul participă la termoreglare. În hipotalamusul anterior se găsesc termodetectori, excitarea acestora declanşând fie reacţii termolitice, fie reacţii termogenetice, în funcţie de temperatura sângelui care irigă zona din hipotalamus. La încălzirea hipotalamusului anterior se declanşează reacţii termolitice: vasodilatare periferică, transpiraţii, tahipnee. Răcirea hipotalamusului anterior provoacă reacţii termogenetice: vasoconstricţie, pieloerecţie şi frison termic.

Hipotalamusul este implicat în motivaţie. Nucleul ventromedian face parte din zonele de recompensă. Imediat lateral de corpii mamilari există o regiune prin care trec de la creierul anterior prin diencefal, spre mezencefal fibrele fasciculului median telencefalic al creierului anterior. Această zonă produce cele mai intense reacţii de autostimulare din întreg creierul. Olds a denumit această regiune centrul plăcerii. La aceste reacţii participă dopamina. Blocarea receptorilor dopaminergici duce la dispariţia autostimulării, iar administrarea substanţelor agoniste dopaminergice (e.g. bromocriptina) intensifică autostimularea. La cocainomani şi alcoolici, se pare că drogul acţionează prin stimularea sistemului de recompensă. Cocaina intensifică eliberarea dopaminei şi încetineşte recaptarea acesteia la nivelul terminaţiilor, crescând nivelul dopaminei extracelular, iar la alcoolici este intensificată eliberarea de serotonină.

Hipotalamusul joacă un rol important în modularea reacţiilor imune nespecifice (fagocitoză şi migrarea leucocitară) şi specifice (anticorpogeneza). În acest domeniu, semnificative sunt cercetările efectuate la Cluj-Napoca de G. Benetato, I. Baciu, M. Dorofteiu.

6.4 Sistemul nervos vegetativSistemul nervos vegetativ împreună cu glandele endocrine oferă condiţii optime pentru buna

desfăşurare a activităţii celulelor. Sistemul nervos vegetativ se împarte în sistem nervos simpatic şi parasimpatic. Sistemul nervos somatic se află sub controlul cortexului, iar cel vegetativ sub controlul nervos din măduva spinării, trunchiul cerebral, hipotalamus şi sistemul limbic. Ca şi la sistemul nervos somatic, şi activitatea sistemului nervos vegetativ se realizează reflex, la baza căruia stă arcul reflex vegetativ. Calea aferentă a arcului reflex vegetativ este alcătuită din neuroni ai căror corpi celulari sunt amplasaţi în ganglionii spinali sau în ganglionii ataşaţi nervilor cranieni. Ceea ce deosebeşte arcul reflex vegetativ de cel somatic este însă calea eferentă. Calea eferentă este alcătuită din două tipuri de neuroni: neuronii preganglionari şi cei postganglionari.

Neuronii preganglionari îşi au corpul celular (pericarionul) în coarnele laterale ale măduvei spinării sau în nucleii nervilor cranieni din trunchiul cerebral. Prelungirile axonice părăsesc sistemul nervos central şi se extind până în ganglionii vegetativi. Fibrele neuronilor preganglionari sunt fibre mielinice B, care, la nivelul ganglionilor vegetativi, suferă un proces de divergenţă, făcând sinapsă cu mai mulţi neuroni postganglionari.

Neuronii postganglionari îşi au corpul celular în ganglionii vegetativi. Axonii acestor neuroni sunt fibre amielinice C, care ajung până la organul efector. Fibrele nervoase vegetative nu au o terminaţie specializată (i.e placa motorie) ca în cazul sistemului nervos somatic. Terminaţiile vegetative periferice au ca mediator chimic acetilcolina în cazul parasimpaticului şi noradrenalina în cazul simpaticului la cele mai multe terminaţii.

6.4.1 Sistemul nervos vegetativ parasimpatic

Sistemul nervos vegetativ parasimpatic îşi are originea în două segmente ale axului cerebrospinal: în trunchiul cerebral şi în măduva spinării sacrată (S2-S4).

Din trunchiul cerebral, fibrele vegetative parasimpatice sunt ataşate nervilor cranieni oculomotor (III), nervul facial (VII), glosofaringian (IX) şi vag (X). Fibrele parasimpatice ale nervului oculomotor

61

inervează musculatura netedă ciliară şi muşchiul constrictor al irisului. Nervul facial îşi trimite fibrele parasimpatice la glandele lacrimale, mucoasa nazală, glandele sublinguale şi submaxilare. Nervul glosofaringian se distribuie la glandele parotide. Aproximativ 70% din fibrele parasimpatice sunt cuprinse în nervul vag care inervează viscerele toracice şi abdominale.

Fibrele parasimpatice sacrate se răspândesc la organele bazinului şi la organele genitale. Fibrele preganglionare parasimpatice sunt fibre lungi, pe când cele postganglionare sunt fibre scurte, deoarece ganglionii parasimpatici se află în apropierea organului inervat sau chiar în peretele acestuia. Mediaţia chimică atât a neuronului preganglionar, cât şi a celui postganglionar este colinergică. Acetilcolina ia naştere sub acţiunea unei enzime numite acetilcolin-transferază din acetil coenzima A (CoA) şi din colină. Acetilcolina se depozitează în veziculele clare din zona terminaţiilor din apropierea organelor inervate. Impulsurile nervoase determină printr-un proces de exocitoză eliberarea acetilcolinei în fisura sinaptică sau în apropierea organului inervat.

Pe membrana postsinaptică sau a organului inervat se găsesc receptorii colinergici care se împart în: receptori muscarinici şi nicotinici. Receptorii muscarinici (numele vine de la faptul că sunt stimulate de un alcaloid numit muscarină extras din ciuperca Amanita muscaria). Astfel de receptori se găsesc pe membrana fibrelor musculare netede şi pe membrana celulelor glandelor exocrine. Aceşti receptori se mai numesc receptori M şi sunt descrise cinci tipuri de receptori muscarinici M1-M5.

Receptorii nicotinici sunt denumiţi după substanţa care stimulează aceşti receptori (nicotina). Ei sunt prezenţi pe membrana neuronilor postganglionari şi la nivelul plăcii neuromusculare. Efectele sunt totdeauna excitatorii şi durează un timp foarte scurt. Efectele foarte scurte ale acetilcolinei se datoresc faptului că aceasta este rapid inactivată de acetilcolinesterază (colinesterază) care scindează acetilcolina în acetat şi colină. Colina este recaptată în proporţie de 60% contribuind la sinteza de noi molecule de acetilcolină.

Manifestările care apar după stimularea parasimpaticului constau în: mioză, bradicardie, hipotensiune arterială, creşterea peristaltismului digestiv, creşterea secreţiei sucurilor digestive, intensificarea absorbţiei intestinale, fenomene care favorizează depozitarea de energie. De aceea sistemul nervos parasimpatic se numeşte sistem anabolizant.

6.4.2 Sistemul nervos simpato-adrenal

Sistemul nervos simpato-adrenal poartă această denumire deoarece activitatea simpaticului este strâns corelată cu activitatea glandei medulosuprarenale. Medulosuprarenala este un mare ganglion simpatic transformat, în sensul că neuronii postganglionari, pierzându-şi terminaţiile, au devenit celule neurosecretorii. Glanda aparţine, deci, sistemului nervos vegetativ simpatic. Fibrele preganglionare care o inervează sunt fibre colinergice. Celulele medulosuprarenalei conţin o enzimă, feniletanolamina N-metil transferaza, care transformă noradrenalina în adrenalină. Enzima se găseşte şi în neuronii din creier. Neurosecreţia medulosuprarenalei se eliberează în sânge: 80% adrenalină şi 20% noradrenalină, secretând adrenalină în concentraţie de 1,8 nmol/l şi noradrenalină 0,16 nmol/l. În ortostatism, secreţia noradrenalinei în glandă creşte cu 50-100%. Adrenalina are efecte cvasiidentice cu ale noradrenalinei prezentând în plus efecte metabolice (i.e creşte metabolismul bazal cu 100%, intensifică glicogenoliza şi lipoliza, produce hiperglicemie). Hormonii medulosuprarenalei au o arie de acţiune mai mare.

Sistemul nervos vegetativ simpatic îşi are originea în coarnele laterale ale măduvei dorsolombare (D1-L4). Corpii celulari îşi trimit prelungirile prin rădăcinile anterioare ale nervilor spinali din care se desprind ramurile comunicante albe şi ajung în lanţul ganglionar paravertebral unde fac sinapsă cu neuronul postganglionar. Axonii acestor neuroni formează ramura comunicantă cenuşie ce reintră în structura nervului spinal sau formează un manşon de fibre vegetative simpatice în jurul vaselor sanguine.

Alte fibre simpatice preganglionare urmează acelaşi traiect, dar străbat lanţul ganglionar simpatic şi ajung în ganglionii viscerali celiac, mezenteric superior sau inferior unde fac sinapsă cu fibrele postganglionare şi apoi se răspândesc la viscere.

O a treia categorie de fibre care trec prin lanţul ganglionar simpatic paravertebral, fără a face aici sinapsa ajung la medulosuprarenală. La nivelul ganglionilor vegetativi mediaţia chimică este colinergică. La majoritatea fibrelor simpatice terminale mediaţia chimică este reprezentată de noradrenalină. Doar un număr mic de fibre simpatice terminale au ca mediator chimic acetilcolina. Acestea se distribuie la vasele musculaturii scheletice şi glandele sudoripare.

Sinteza noradrenalinei porneşte de la fenilalanină care este hidroxilată la nivelul ficatului, transformându-se în tirozină. Lipsa congenitală a hidroxilazei duce la apariţia oligofreniei fenil-piruvice. Boala se caracterizează prin retardare mintală şi acumulare de fenilalanină în ţesuturi. În sinteza sa, noradrenalina trece prin faza de dopamină. La nivelul medulosuprarenalei, noradrenalina trece în adrenalină

62

în prezenţa metiltransferazei. Dopamina, noradrenalina şi adrenalina fac parte din familia catecolaminelor. Fibrele simpatice sunt înzestrate cu porţiuni tumefiate. Aici sunt depozitate veziculele granulare de noradrenalină.

6.4.2.1 Receptorii adrenergici

Noradrenalina acţionează asupra a două categorii de receptori: α şi β. La rândul lor, aceştia se divid în receptori α1, α2, β1 şi β2. Un organ poate fi înzestrat cu mai multe tipuri de receptori.

Receptorul α1 este stimulat de noradrenalină şi de adrenalină. Ei sunt prezenţi în musculatura vasculară şi determină vasoconstricţie în musculatura firelor de păr producând piloerecţie. Receptorii α 1 de pe musculatura uterină sunt responsabili de contracţia acestuia sub acţiunea noradrenalinei şi adrenalinei. Asupra ochiului produce contracţia muşchilor dilatatori ai pupilei (midriază). Asupra intestinului activarea receptorilor α1 determină inhibiţia peristaltismului. Receptorul α2 este prezent atât pe membrana presinaptică, cât şi pe cea postsinaptică. Activarea receptorului α2 presinaptic împiedică descărcarea excesivă de noradrenalină.

Receptorii β1, activaţi de noradrenalină şi adrenalină, sunt răspândiţi în musculatura cardiacă, fiind responsabili de creşterea forţei de contracţie a miocardului sub acţiunea noradrenalinei şi adrenalinei. Ei sunt distribuiţi în ţesutul adipos şi determină eliberarea acizilor graşi din acest ţesut. Se mai găsesc apoi răspândiţi în intestin determinând intensificarea peristaltismului. Receptorul β2 este activat doar de adrenalină şi este răspândit în pereţii vaselor, producând vasodilataţie. Se găseşte în musculatura bronşică provocând relaxarea acesteia. De asemenea, produce relaxarea musculaturii uterine.

6.4.2.2 Efectele stimulării sistemului simpato-adrenal

Stimularea sistemului nervos vegetativ simpatic are loc în condiţii critice: în cursul efortului, după hemoragii, în hipoxie, în hipotermie, în stări emoţionale de urgenţă. Excitarea lui determină midriază, creşterea forţei de contracţie a inimii, creşterea presiunii arteriale. Vasoconstricţia periferică provoacă diminuarea hemoragiilor. Determină activarea formaţiunii reticulare şi creşterea stării de vigilenţă a creierului. Se consideră că sistemul nervos simpatic comandă reacţiile de fugă sau atac. Adrenalina are mai ales efecte metabolice: intensifică metabolismul, mobilizează glicogenul din ficat şi muşchi şi lipidele din depozite. Adrenalina determină o stare de anxietate. În cursul emoţiilor cu care este obişnuit organismul se eliberează mai ales noradrenalina, iar în cele neobişnuite de eliberează adrenalina. Ablaţia medulosuprarenalei duce la dispariţia adrenalinei din circulaţie.

S-a demonstrat că sistemul nervos simpatic nu este indispensabil organismului. Animalele simpatectomizate (i.e. distrugerea sistemul nervos simpatic) nu pot face faţă efortului fizic, expunerii la frig, expunerii la hemoragii, la arsuri, la şoc, deci, la stările de necesitate critice.

6.5 Mediaţia chimică centrală. Bazele neurochimice ale comportamentuluiS-a demonstrat faptul că medicamentele sau drogurile care produc modificări cognitiv-

comportamentale acţionează în primul rând la nivel molecular, interferând cu sistemul de comunicare interneuronală. Considerăm util ca, de la început, să definim tipurile de substanţe implicate şi domeniul lor de acţiune.

6.5.1 Sistemul colinergic central. Acetilcolina

Corpii celulari ai neuronilor colinergici din creier sunt conectaţi cu relativ puţine arii cerebrale, dar axonii colinergici sunt larg distribuiţi în creier. Sistemul colinergic central are un rol important în învăţare şi memorie. Neuronii colinergici îşi au originea în nucleii bazali, mai ales în nucleii Meynert situaţi în substanţa inominata de sub globus pallidus. Neuronii îşi transmit fibrele de la acest nivel în scoarţa cerebrală, în hipocamp şi nucleii amigdalieni.

Uneori se produc degenerescenţe ale fibrelor colinergice din creier şi hipocamp, la persoane trecute de vârsta mijlocie, determinând boala Alzheimer, o demenţă precoce caracterizată printr-o pierdere a memoriei şi a altor funcţii cognitive. După vârsta de 60 de ani la unele persoane începe să se reducă numărul neuronilor colinergici din nucleul Meynert, instalându-se demenţa senilă, caracterizată, de asemenea, mai ales prin tulburări cognitive. Tratamentul acestor tulburări este, din păcate, cu eficienţă redusă în prezent.

63

6.5.2 Sistemul dopaminergic central. Dopamina

Dopamina ia naştere în neuronii dopaminergici, având aceeaşi cale de sinteză ca noradrenalina şi adrenalina. Dopamina acţionează asupra receptorilor D din care se cunosc trei tipuri.

Există două sisteme dopaminergice ascendente: calea nigro-striată şi calea mezo-limbo-corticală. În etiopatogenia schizofreniei sunt incriminaţi receptorii dopaminergici D2 din cortexul prefrontal şi

din structurile limbice, care cresc numeric în această boală psihică. Aceste constatări au dus la tratamentul psihotropic din schizofrenie. Manifestări schizofrenice se pot observa şi la bolnavii parkinsonieni cărora li se administrează doze mari de L-DOPA sau după amfetamină ce determină sinteza crescută de dopamină în terminaţiile nervoase. Manifestările schizofreniei constau în aplatizarea afectivă şi înstrăinare, bolnavii devin străini şi faţă de cei mai apropiaţi. Se observă o disociere a ideilor (segmente de gânduri anormale, rupte de realitate), halucinaţii auditive, delir de persecuţie, rigiditate şi adoptarea unor poziţii nefiziologice şi incomode (catatonie). Tratamentul cu clorpromazină şi haloperidol reduce starea de criză.

6.5.3 Sistemul adrenergic central şi noradrenalina

Mai mult de 40% din corpii celulari noradrenergici centrali se găsesc în locus ceruleus din punte. Ei se proiectează difuz în special în cerebel, hipocamp şi în întreg neocortexul. Intrarea fibrelor noradrenergice în neocortex se face în principal printr-o regiune restrânsă a polului frontal, astfel că o mică leziune prefrontală reduce concentraţia noradrenalinei în tot neocortexul. Neuronii noradrenergici corticali au contacte sinaptice cu anumiţi neuroni corticali şi modelează activitatea anumitor neuroni la distanţă.

La bolnavi cu sindrom depresiv major se constată o reducere a concentraţiei de noradrenalină şi serotonină din creier. Sindromul depresiv se manifestă prin: tristeţe, pesimism, insomnii rebele, abulie, idei de culpabilizare şi inutilitate, tentative de suicid. Aproximativ 70% dintre bolnavii depresivi beneficiază de un tratament medicamentos prin care se provoacă creşterea concentraţiei de noradrenalină şi serotonină în creier.

6.5.4 Sistemul serotoninergic central şi serotonina

Sistemul serotoninergic este similar cu cel noradrenergic: corpii celulari se găsesc în regiuni restrânse la nivelul trunchiului cerebral, în nucleul rafeului, şi se proiectează în mod difuz în unele regiuni subcorticale şi în întregul neocortex. Enzima care controlează secreţia serotoninei este triptofan-hidroxilaza care transformă l-triptofanul în 5-HT. Enzima este nesaturată în condiţii fiziologice normale, motiv pentru care administrarea l-triptofanului măreşte concentraţia cerebrală a serotoninei. Sistemul serotoninergic are rol în inducerea stării de somn cu unde lente şi joacă rol de declanşator (trigger) asupra neuronilor din locus coeruleus, care, prin noradrenalină, declanşează stare paradoxală din timpul somnului.

Serotonina facilitează procesele mnezice. Ea creşte pragul durerii, diminuă comportamentul agresiv instinctual şi ameliorează tonusul afectiv. Serotonina este incriminată în alcoolism pentru că se consideră că ea reglează apetitul pentru alcool. Stimularea directă de către alcool a nucleului accubens stă la originea efectelor de întărire pozitivă a sistemului de recompensă cerebral. Alcoolul creşte activitatea serotoninergică a neuronilor din rafeul dorsal, care, la rândul lor, se proiectează în nucleul accubens interceptând receptorii serotoninergici din neuronii de la acest nivel (serotonina poate acţiona asupra a cinci tipuri de receptori serotoninergici). Deci, serotonina este principalul mediator al recompensei cerebrale, alături de dopamină, dar alcoolul exercită şi efecte sedative mediate prin potenţarea mecanismelor inhibitorii cerebrale GABA-ergice. Acest fenomen stă la baza iniţierii şi menţinerii alcoolismului.

3.5.5 Sistemul histaminergic central şi histamina

Sistemul histaminergic joacă rol în reglarea sintezei de hormoni adenohipofizari, în reglarea transmiterii semnalelor algice şi în controlul reacţiei de trezire. S-au semnalat proiecţii histaminergice din nucleii tuberomamilari spre striat, hipotalamusul posterolateral, formaţia reticulară mezencefalică şi neocortex. Proiecţiile histaminergice ajung şi la câteva structuri din trunchi şi măduva spinării. Deşi proiecţiile histaminergice sunt larg răspândite, se pare că aferenţele nucleului tuberomamilar constau în principal din fibre de la hipotalamus, complexul amigdalian şi de la nucleii septali. Aceşti neuroni joacă rol în producerea somnului, în comportamentul sexual, în agresivitate şi memorie.

64

6.5.6 Sistemul GABA-ergic central şi acidul gama-aminobutiric. Alte sisteme mediatoare centrale

Acidul gama-aminobutiric, alături de glicină, sunt principalii acizi aminaţi mediatori chimici inhibitori. Precursorul GABA este acidul glutamic, reacţia fiind catalizată de glutamic-dehidrogenaza care are ca şi cofactor vitamina B6. GABA acţionează asupra a două tipuri de receptori postsinaptici: GABAA şi GABAB.

Sinapsele GABA-ergice sunt prezente în toate structurile cerebrale, începând cu cele corticale şi terminând cu cele de la nivelul cordoanelor spinale. Ele reprezintă circa 35% din totalul sinapselor creierului uman. Datorită omniprezenţei sinapselor GABA-ergice, acestea sunt apte de a regla capacitatea funcţională a tuturor sinapselor corticale. Se poate face o corelaţie între alterarea sistemului GABA-ergic şi stările de anxietate, foarte frecvente în patologia psihică umană. Există hormoni neurosteroizi ce se aseamănă din punct de vedere chimic cu hormonii sexuali androgeni. Această asemănare a sugerat acţiunea modulatoare diferită a hormonilor sexuali masculini, comparativ cu cei feminini asupra sistemului GABA-ergic central, cu consecinţe privind creşterea nivelului agresivităţii în cazul androgenilor.

Glutamatul şi aspartatul sunt mediatori excitatori ai sistemului nervos central. Pentru glutamat s-au descris cinci tipuri de receptori. Unul din ei este receptorul N-metil-D-aspartat (NMDA) asupra căruia acţionează glutamatul, intervenind în mecanismul învăţării şi memoriei prin potenţarea de lungă durată (LTP). Aceşti receptori au fost evidenţiaţi în neocortex, striat şi sistemul limbic, mai ales în hipocamp. În cerebel, aceşti receptori au fost evidenţiaţi pe celulele granulare şi celulele Purkinje.

Glutamatul poate determina o stimulare aşa de puternică încât este capabil să provoace distrucţia neuronului postsinaptic. Astfel, în ischemiile cerebrale, distrucţiile celulare sunt produse de glutamat, condiţie în care nivelul acestui mediator este foarte crescut în zona de ischemie. Blocarea receptorilor glutaminergici cu substanţele antagoniste duce la efecte neuroprotectoare limitând leziunile induse de ischemia cerebrală. Leziunile sunt mult amplificate de administrarea glutamatului.

Opioidele endogene reprezentate de endorfine şi dinorfină sunt peptide opioide care funcţionează ca neurotransmiţători sau neuromodulatori la nivelul căilor senzitive dureroase şi la nivelul formaţiunilor implicate în procesele emoţionale, în comportamentele instinctuale, precum şi al unor mecanisme endocrine centrale. Receptorii opioizi de la nivelul striatului au o distribuţie similară cu receptorii dopaminergici, implicându-se în sistemul de recompensă şi în comportamentul motor. Dar receptorii opioizi funcţionează şi în relaţie cu alţi neurotransmiţători cum ar fi: acetilcolina, noradrenalina şi substanţa P.

6.6 Comportamentul instinctivFiecare comportament instinctiv cuprinde un element de apetit, cât şi unul de aversiune sau pe

ambele. Apetitul este o stare de agitaţie care continuă atâta vreme cât un anumit stimul care ar putea fi numit stimul apetitogen este absent. La intervenţia stimulului apetitogen, el activează o reacţie consumatorie căreia îi urmează o stare de repaus relativ. Elementul aversiv este o stare de agitaţie care continuă atâta timp cât un stimul cu caracter perturbator este prezent, dar care încetează, fiind înlocuită cu o stare de repaus, când stimulul a încetat să acţioneze asupra organului de simţ.

6.6.1 Comportamentul alimentar

Foamea este suma senzaţiilor determinate de necesitatea de alimente. Apetitul este dirijarea preferenţială pentru anumiţi constituenţi alimentari. Saţietatea este senzaţia opusă foamei care apare atunci când s-a ingerat o cantitate suficientă de hrană. Foamea şi saţietatea sunt înnăscute şi depind de organizarea morfofuncţională a sistemului nervos, în timp ce apetitul este dobândit şi depinde de preferinţele individuale şi de evocarea senzaţiilor plăcute avute cu ocazia unor ingestii anterioare a unor alimente.

6.6.1.1 Foamea

Putem defini o formă de foame globală şi una calorică. Foamea globală este o senzaţie unică provocată de necesităţile plastice. Ea se repercutează asupra comportamentului general şi se manifestă prin semne obiective bine definite, mai ales printr-o agitaţie fără un scop aparent.

Foamea calorică este senzaţia care reglează aportul alimentar total în funcţie de necesităţile energetice ale organismului. Această reglare este foarte bine evidenţiată la animalele în libertate, care ingeră doar cantitatea de alimente strict necesară pentru acoperirea consumului energetic.

65

6.6.1.2 Apetitul

Apetitul poate fi specific sau preferenţial. Apetitul specific adaptează aportul alimentar la nevoile latente, dirijând repartiţia calitativă a constituenţilor raţiei alimentare.

Apetitul preferenţial condiţionează alegerea unor anumite alimente producătoare de senzaţii plăcute gustative, olfactive şi vizuale sau legate de amintirea unor asemenea senzaţii. Acest apetit depinde atât de informaţiile gustativ-olfactive, cât şi de anumite informaţii interne.

6.6.1.3 Saţietatea

Saţietatea este o senzaţie euforizantă, vagă, imposibil de localizat, care apare atunci când s-au ingerat cantităţi suficiente de alimente. Ea duce la dispariţia senzaţiei de foame şi are ca urmare oprirea ingestiei de alimente. Saţietatea reprezintă un mecanism de protecţie contra depăşirii posibilităţilor funcţionale digestive şi a capacităţilor metabolice ale organismului.

6.6.1.4 Reglarea comportamentului alimentar

Hipotalamusul reglează aportul alimentar prin două structuri: una localizată în nucleii laterali şi dorsali, a căror excitare determină căutarea şi ingestia hranei, centrul foamei, şi alta, localizată în nucleii ventro-mediali a căror excitare determină stoparea hrănirii, centrul saţietăţii. Deoarece leziunile nucleilor ventro-mediali ai saţietăţii sunt eficiente numai dacă nucleii laterali ai foamei sunt intacţi şi deoarece distrugerea simultană a ambilor centrii este urmată de afagie, se consideră că centrul saţietăţii acţionează prin inhibiţia centrului foamei. Între cei doi centri există, deci, relaţii de inhibiţie reciprocă.

Activitatea centrilor hipotalamici este controlată şi adaptată necesităţilor organismului prin impulsuri provenite din diverse sisteme supramodale, dar mai ales de la nivelul sistemului limbic şi lobilor prefrontali. Stimularea sau lezarea acestor structuri nervoase produce efecte similare cu stimularea asupra hipotalamusului. Stimularea sistemului limbic provoacă mişcări asemănătoare celor efectuate în cursul căutării şi prehensiunii hranei (e.g adulmecare, lins, masticaţie, salivaţie, deglutiţie). Distrugerea nucleului amigdalian sau a cortexului piriform provoacă afagie tranzitorie. Dacă leziunea este extinsă în sistemul limbic apare o hiperfagie, animalele pierzându-şi atât capacitatea de adaptare cantitativă în funcţie de necesităţile organismului cât şi capacitatea discriminativă alimentară, animalele mâncând alimente alterate sau chiar necomestibile. Efectele sistemului limbic asupra comportamentului alimentar sunt cu atât mai severe cu cât funcţiile sunt mai corticalizate; din aceste motive ele au putut fi observate la maimuţe şi mai puţin la şobolani.

Lobul frontal deţine, de asemenea, funcţii importante în comportamentul alimentar. Distrugerea cortexului orbito-frontal la maimuţă este urmată de pierderea discriminării alimentelor, animalele ajungând chiar la coprofagie. La om, influenţele neocorticale sunt mult mai complexe. Factorii familiali, culturali, mediul şi experienţa individuală legată de alimentaţie (e.g. mirosul şi gustul alimentelor) influenţează foamea şi apetitul preferenţial.

În concluzie, se poate spune că hipotalamusul, împreună cu sistemul limbic, orientează comportamentul alimentar în funcţie de stimulii interni şi externi, informaţii relativ grosiere determinând reacţii sterotipice caracteristice speciei, iar neocortexul, prin integrarea senzorială fină şi discriminativă adaptează reacţiile proprii individului.

6.7 Comportamentul dipsicMenţinerea unui echilibru între pierderile şi aportul hidric în organism este reglată pe cale nervoasă

şi umorală, prin intermediul senzaţiei de sete care se manifestă prin dorinţa conştientă de a ingera apa. Spre deosebire de senzaţia de foame, senzaţia de sete dă informaţii de ordin cantitativ, nu calitativ. De asemenea, dacă foamea se atenuează în cursul unei înfometări prelungite, setea nu se calmează decât prin ingestia de lichide. Apariţia senzaţiei de sete este determinată de doi factori:

deshidratarea extra- şi intracelulară cauzată de pierderea de lichide şi de hiperosmoză în general; scăderea debitului cardiac şi a masei sanguine în caz de hemoragie, insuficienţă cardiacă acută

etc.Centrul setei se află în hipotalamusul anterior, latero-caudal faţă de nucleul supraoptic. Această zonă

determină ingestia de apă proporţional cu durata stimulării sale. Leziunile centrului setei determină diminuarea sau abolirea senzaţiei de sete (adipsia) şi, consecutiv, a consumului de lichide. Centrii setei se suprapun parţial cu zona din nucleul ventro-median al hipotalamusului care elaborează hormonul antidiuretic (ADH), ceea ce face ca excitarea acestora să determine şi hipersecreţia acestui hormon, mărind reţinerea apei în organism de către rinichi, prin diminuarea diurezei.

66

Stimularea centrului setei se face pe două căi independente, una determinată de hipertonia osmotică a lichidelor organismului şi cealaltă de scăderea volumului lichidelor extracelulare, hipovolemia.

Hipertonia osmotică. Injectarea de soluţii hipertonice de clorură de sodiu în centrul setei produce efecte care merg chiar până la intoxicaţia cu apă, ingestia putând atinge 40% din greutatea corporală. Aceste cercetări sugerează existenţa unor osmoreceptori hipotalamici (i.e. celule sensibile la creşterea presiunii osmotice a lichidelor organismului). Creşterea frecvenţei impulsurilor de la nivelul acestor receptori va stimula centrul hipotalamic ce iniţiază setea şi ingestia de lichide.

Hipovolemia. Scăderea volumului de lichid extracelular stimulează centrul setei pe o cale independentă de cea care mediază setea determinată de hiperosmolaritatea plasmei. Astfel, hemoragia determină creşterea consumului de lichide, chiar dacă osmolaritatea plasmei nu suferă modificări. Acest efect este mediat de sistemul renină-angiotensină. Angiotensina II este considerată unul din cei mai puternici stimulatori ai centrului setei, injectarea sa în hipotalamus producând polidipsie. Sistemul renină-angiotensină face legătura între controlul ingestiei de apă şi controlul renal al volumului lichidului extracelular, precum şi legătura între aportul hidric şi reabsorbţia de Na+, angiotensina stimulând secreţia de aldosteron.

O problemă interesantă de control al comportamentului hidric este cea a stopării spontane a ingestiei de lichide la limita necesităţilor organismului. Oprirea băutului înaintea absorbţiei apei în sânge, când plasma este încă hipertonică, presupune existenţa unui sistem de control faringian şi gastro-intestinal. Oprirea ingestiei de lichide se face prin inhibiţia reflexă a centrului setei, atât prin stimuli buco-faringo-esofagieni, cât şi prin stimuli gastrici generaţi de destinderea stomacului.

În concluzie, se poate afirma că homeostazia hidrică a organismului este menţinută datorită intervenţiei unor mecanisme neuro-umorale complexe în care stimulul principal al senzaţiei este deshidratarea intracelulară a neuronilor din centrul setei, asociată cu creşterea nivelului de activitate a osmoreceptorilor centrali şi periferici, hipotalamusul constituind atât o zonă de reglare a aportului hidric prin centrul setei, cât şi a eliminărilor lichidiene, prin secreţia de hormon antidiuretic (ADH).

6.8 Comportamentul social Comportamentul social constă din manifestările interpersonale particulare (e.g. dependenţa,

adaptarea şi acceptarea de către conspecifici, dominanţa, agresiunea) care rezultă din interacţiunea psihosocială a agenţilor. Comportamentul social ar putea fi considerat cadrul plasticităţii comportamentale, dispunând în acelaşi timp de o fundamentare neurofiziologică ce permite considerarea componentei sale prespecificate (instinctuale).

Mediul social este sursa cardinală de informaţie prin care sistemul neurocognitiv îşi reprezintă caracteristicile conspecificilor şi relaţiile cu aceştia, precum şi evenimentele din mediul social şi prin care îşi elaborează comportamentul social. Mediul social circumscrie şi o serie de norme şi valori a căror asimilare este necesară pentru adaptarea individului la convieţuire şi comunicare.

Interacţiunea socială presupune comunicarea lingvistică şi este condiţionată de integritatea anatomică şi funcţională a creierului. O dovadă semnificativă în acest sens o constituie pacienţii cu autism, care se caracterizează în principal prin dificultăţi majore în interacţiunea socială (i.e. evitarea contactului vizual, discordanţa expresiei faciale şi gesticii cu comportamentul, izolare faţă de partenerii de vârstă şi faţă de familie) şi prin disfuncţii ale comunicării (i.e. neutilizarea sau folosirea neadecvată a limbajului verbal, dificultăţi în iniţierea şi susţinerea conversaţiei), asociate cu comportamente stereotipe, repetitive şi restrictive.

Stone et al (1998) au investigat structurile neurocognitive implicate în abilitatea indivizilor de a face inferenţe asupra stărilor mintale ale conspecificilor, capacitate etichetată ca teorie a mintalului ( theory of mind). Rezultatele au indicat implicarea cortexului orbito-frontal drept şi a amigdalei, fapt susţinut şi de constatarea că pacienţii cu leziuni la nivelul cortexului frontal ventro-medial (ce include cortexul orbital şi cortexul frontal medial) prezintă deficite severe ale comportamentului social, în condiţiile integrităţii cognitive (învăţare, limbaj, memorie). Studiile neuroimagistice au arătat că activarea cortexului orbito-frontal drept, a ariei 8 şi 9 din cortexul frontal medial stâng şi a cortexului cingulat anterior corelează cu executarea sarcinilor în care subiecţii sunt solicitaţi să descrie starea mintală a personajului dintr-o poză (Baron-Cohen et al, 1994).

Lezarea cortexului orbito-frontal la maimuţe duce la comportamente de tip izolare şi evitare. Densitatea receptorilor serotoninergici (5HT2C) din cortexul orbito-frontal corelează cu statutul social al animalului, manipularea farmacologică a neurotransmisiei serotoninergice modificând comportamentul de afiliere şi statutul social al individului.

67

6.9 Comportamentul sexual umanFuncţia sexuală umană circumscrie totalitatea adaptărilor morfologice, fiziologice şi

comportamentale care permit realizarea actului sexual şi reproducerea în perioada maturităţii. Maturizarea sexuală implică realizarea sexualizării la nivel genetic, gonadic, la nivelul organelor genitale interne şi externe, la nivel encefalic, al tipului morfologic-conformaţional şi, în final, la nivel comportamental. Comportamentul sexual uman este definit ca un complex de răspunsuri asociate direct cu stimularea genitală şi cu copulaţia homo- sau heterosexuală, indiferent de rolul său în consevarea speciei.

Dezvoltarea funcţiei sexuale este un proces îndelungat în cursul ontogenezei, condiţionat de sexul genetic stabilit în momentul fecundaţiei. Actul sexual copulator este procesul fiziologic central al comportamentului sexual. Omul este singura fiinţă la care, datorită activităţii neuropsihice, se produce o disociere între semnificaţia biologică a actului sexual, cea de reproducere şi semnificaţia sa hedonică şi psihosocială, prin controlul voluntar şi implicaţiile sale etice şi morale. La animale, comportamentul sexual este imperios şi instinctiv, pe când la om el este voluntar şi mai puţin caracterizat de componenta prespecificată. Dacă la animale comportamentul sexual gravitează în jurul acuplării, la om implicarea majoră talamo-neocorticală în diversele faze ale comportamentului sexual adaugă o valoare psihologică, etică şi socială. La om, comportamentul sexual are o alcătuire complexă, cuprinzând pe lângă componenta neurohormonală comună tuturor mamiferelor, o componentă psiho-emoţională specific umană.

Înainte de a trece în revistă aspectele neurofiziologice ale comportamentului sexual uman să vedem câteva din caracteristicile acestui comportament la om. Motivaţia sexuală stă la baza comportamentului sexual. Comportamentul sexual uman are două caracteristici fundamentale: una cantitativă, constituind componenta dinamogenă a motivaţiei sexuale şi alta calitativă, constituind componenta direcţională a motivaţiei sexuale. Motivaţia sexuală este adecvată în cadrul impus de conţinutul noţiunii de comportament sexual uman, nu şi în cel al instinctului sexual ce trimite la componenta prespecificată şi nici în cazul pulsiunii sexuale, care implică doar latura dinamogenă a motivaţiei sexuale.

Menţinerea motivaţiei sexuale pe toată perioada maturităţii se face prin procese de întărire pozitivă şi negativă, în care pot fi remarcate trei componente: o componentă de durată medie reprezentată de saţietatea ce urmează satisfacerii motivaţiei sexuale, o alta cu efect de lungă durată, realizată prin maturizarea stării de motivaţie în cursul vieţii şi o componentă cu efect de scurtă durată, realizată prin perfecţionarea actului sexual copulator propriu-zis.

Comportamentul sexual uman este mai mult legat de componenta hedonică a actului sexual şi mai puţin de cea reproductivă, de perpetuare a speciei. El este, în primul rând, un comportament emoţional la care, înaintea fazei consumatorii, are loc faza apetică, psiho-emoţională. Această ultimă fază persistă la om şi în perioadele în care capacităţile reproductive încetează să funcţioneze. La om comportamentul sexual este mai complex prin emoţiile şi sentimentele cu care se poate asocia şi prin simbolistica actului sexual.

Studiile umane relativ puţine la număr şi apărute destul de tardiv au debutat prin anchetele sociale iniţiate de Kinsey în anii 1948-1953. Masters şi Johnsson (1966) au fost primii cercetători care au efectuat înregistrări poligrafice în tot cursul actului sexual la om în condiţii cât mai naturale, într-un cadru intim adecvat. Într-o perioadă de 12 ani aceşti autori au înregistrat la Institutul din Saint Louis peste 10000 de cicluri ale răspunsului sexual prin studierea a 619 femei şi 654 bărbaţi. În cercetări ulterioare (1979), aceşti autori au observat răspunsurile sexuale la 82 femei şi 94 bărbaţi homosexuali. În ambele studii s-au făcut măsurători fiziologice poligrafice atât în cursul actului sexual, cât şi în cursul masturbării. Din punct de vedere fiziologic răspunsurile sunt identice în ambele studii efectuate. Master şi Johnsson au evidenţiat două procese fiziologice de bază care sunt responsabile de modificările produse în cursul actului sexual: congestia vasculară şi miotonia.

Congestia vasculară determină creşterea debitului sanguin în regiunea genitală. Cea mai evidentă consecinţă a acestui proces este erecţia penisului şi lubrefierea vaginului. Miotonia determină contracţia musculaturii în regiunea genitală, dar şi în restul organismului şi este responsabilă de ejacularea spermei şi de alungirea, distensia porţiunii interne a vaginului şi modificările motorii ale platformei orgasmice a vaginului şi a uterului. Baza neurofiziologică a răspunsului sexual este caracterizată de o balanţă între excitaţie şi inhibiţie: sistemul simpatic tinde să inhibe erecţia, în timp ce sistemul parasimpatic constituie una din căile excitatorii. Semnalele din mediu determină eliberarea de neurotransmiţători proerectili (e.g NO, acetilcolină) în nervii excitatori ai organelor genitale. La bărbaţi, aceşti mesageri chimici semnalizează relaxarea muşchilor penieni care permite pătrunderea masivă a sângelui în camerele spongiforme. În timpul erecţiei, datorită densităţii mari a receptorilor de la nivelul organului genital, pleacă semnale spre măduva spinării şi creier. După încetarea stării de activare sexuală, sistemul nervos simpatic limitează fluxul sanguin local şi determină detumefierea penisului. Factorii care stimulează activitatea sistemului simpatic (e.g. stress, expunerea la frig, surmenaj) împiedică răspunsul erectil, iar eliminarea influenţei inhibitoare a sistemului

68

simpatic din timpul stării paradoxale, de pildă, când neuronii simpatici din locus coeruleus sunt subactivaţi, explică prezenţa răspunsurilor erectile din timpul somnului. Centrul erecţiei se găseşte la nivel sacrat T 12-S2, stimularea sa determinând descărcări în nervul ruşinos spre centrul sacrat.

Particularităţile filogenetice ale comportamentului sexual uman presupun implicarea creierului în răspunsul sexual. S-a observat că, atunci când creierul este deconectat de centrul sacrat, răspunsurile erectile au un prag mai scăzut, iar perioadele recuperatorii sunt semnificativ mai scurte. Acest fapt se explică prin influenţele supresoare exercitate de nucleul paragigantocelular din trunchiul cerebral care, atunci când este distrus, produce răspunsuri erectile mai frecvente şi mai intense la şobolanii masculi. Fibrele descendente ale nucleului paragigantocelular au mediaţie serotoninergică prin care contracarează efectul neurotransmiţătorilor proerectili. Medicamentele care stimulează recaptarea serotoninei (e.g. prozac, paxil) şi, consecutiv, inhibiţia centrală a răspunsurilor erectile, pot determina pe termen lung disfuncţii erectile. Ce solicitare evolutivă a determinat dezvoltarea centrului inhibiţiei centrale independent de centrul sacrat al erecţiei? Implicaţia fiziologică a acestei adaptări vizează prevenirea reducerii depozitelor de spermă şi a fertilităţii prin ejaculări repetate la un interval minim. Centralizarea inhibiţiei răspunsurilor sexuale a permis, pe de altă parte, dezvoltarea societăţii umane bazată pe anumite norme care modelează comportamentul sexual.

Disfuncţiile erectile asociate cu leziuni la diferite niveluri au condus la ipoteza implicării sistemului nervos central ca un sistem de coordonare general, nu doar prin centrii relativ specializaţi pentru controlul comportamentului sexual. Cercetările au demonstrat importanţa ariei preoptice mediale din hipotalamus în răspunsul erectil, stimularea ei putând produce erecţia spontană. Această zonă se crede că dirijează comportamentul sexual prin integrarea inputurilor legate de activitatea sexuală şi este implicată în recunoaşterea partenerului sexual. Nucleul paraventricular din hipotalamus eliberează oxitocină în cursul activării sexuale; se ştie că oxitocina determină eliberarea colostrului matern din perioada de alăptare a copilului şi contracţiile uterine din timpul naşterii şi este un neurotransmiţător proerectil la bărbaţi, ce acţionează asupra centrului sacrat al erecţiei. Studii PET au arătat corelaţia activării unor zone corticale cu activarea sexuală, mai ales regiuni identificate anterior ca asociate cu experienţe emoţionale şi cu funcţii de control al sistemului vegetativ (Goldstein, 2000).

Din punct de vedere fiziologic, la ambele sexe, atât la heterosexuali cât şi la homosexuali, actul sexual decurge ca un fenomen ciclic în patru faze: faza de excitaţie, faza de platou, faza orgasmică şi faza de rezoluţie, cu sau fără perioadă refractară. La bărbat, actul sexual se desfăşoară după o schemă unică, fiind urmat de o perioadă refractară. Pentru realizarea actului copulator bărbatul dispune de răspunsuri specifice: de recunoaştere, de orientare, de erecţie, de intromisiune şi de ejaculare. Sub aspect motivaţional bărbatul este mai dependent de factorii exogeni reprezentaţi în primul rând de diferite semnale emise de mediul extern, în special de anturajul sexual.

Un rol important în motivaţia sexuală îl are sexualizarea encefalului realizată prin impregnarea androgenică a structurilor nervoase centrale. La om intervin factorii psiho-sociali care primează în determinarea orientării sexuale. Acest moment desemnează faza apetivă a comportamentului sexual, cu apariţia stimulului apetitogen. Dacă mecanismul de activare atinge un anumit prag, se produce faza consumatorie reprezentată de etapele copulatorie şi ejaculatorie, după care urmează faza refractară.

Din cercetările lui Masters şi Johnsson se impun trei concluzii importante: în primul rând, procesele fiziologice implicate în orgasm nu depind de modalitatea de producere a excitaţiei (masturbare, relaţii sexuale propriu-zise); în al doilea rând, aceleaşi reacţii fiziologice apar, atât în răspunsul la stimularea homosexuală, cât şi la cea heterosexuală şi, în fine, răspunsurile fiziologice ale bărbaţilor şi femeilor sunt foarte similare, dar nu identice.

În ultimă instanţă, putem evidenţia un răspuns sexual bifazic. Astfel, cele patru faze ale lui Masters şi Johnsson sunt formate din două faze neurofiziologice distincte şi independente. După Kaplan (1974) faza de stimulare, cu vasocongestia care duce la erecţia peniană şi la lubrefierea vaginului, este rezultatul unei stimulări vegetative parasimpatice iar faza orgasmică este o funcţie vegetativ simpatică. Această dihotomie derivă din evaluarea şi tratarea disfuncţiilor sexuale individuale.

Implicaţiile neurofiziologice ale comportamentului sexual pot fi evidenţiate la mai multe niveluri ale sistemului nervos central. În ultimele decenii s-au realizat progrese importante în cunoaşterea fundamentului neurofiziologic şi neuroendocrin al comportamentului sexual. Majoritatea cercetărilor s-au bazat pe modele animale. La om, datele se bazează pe studiile clinice şi pe analogiile cu rezultatele obţinute pe animale. Rezultatele cercetărilor pe animale nu pot fi raportate în totalitate la om, dată fiind marea variabilitate structurală şi funcţională legată de specie. Cercetările clinice, precum şi cele electrofiziologice la om au adus însă numeroase date care vin să confirme existenţa multor asemănări între experimentul pe animale şi observaţiile făcute la om în ceea ce priveşte comportamentul sexual.

69

Impulsurile pornite din diverse zone ale sistemului nervos central acţionează asupra comportamentului sexual şi funcţiei reproductive prin intermediul hipotalamusului. Motivaţia sexuală este legată de circuitele hipotalamo-limbo-corticale. Rolul acestor structuri nervoase a fost evidenţiat prin studii experimentale, în care s-au practicat stimulări sau lezări ale zonelor hipotalamice, ale sistemului limbic şi ale structurilor talamo-corticale. Hipotalamusul este considerat de foarte mulţi autori ca centrul motivaţiei sexuale. Dar cercetări ulterioare au demonstrat şi implicarea zonelor extrahipotalamice, în special a celor limbice în comportamentul sexual. În hipotalamusul anterior, în special în zona preoptică, există un centru a cărui lezare aboleşte comportamentul sexual fără a modifica secreţia hormonilor sexuali. La nivelul acestei zone au fost evidenţiaţi la nivelul neuronilor, receptori pentru hormonii sexuali. Excitarea acestei zone determină apariţia unui răspuns sexual chiar în lipsa unor stimuli adecvaţi din mediu (Lisk, 1967). Zona hipotalamică posterioară, în special aria mamilară laterală, este implicată în producerea ejaculării fără însă a influenţa motivaţia sexuală (Lisk, 1967). Lezarea zonei mediene a hipotalamusului (nucleii ventro-median şi eminenţa mediană) aboleşte comportamentul sexual, dar afectează şi secreţia hormonilor sexuali. Lezarea zonei mediene este acompaniată de atrofia gonadală, iar tratarea cu hormoni sexuali înlătură aceste efecte (Stoica, 1975).

Structurile limbice joacă un rol modulator, atât pentru implicarea hipotalamică în comportamentul sexual, cât şi pentru implicarea neocorticală în cadrul căreia are rol în procesele de reîntărire. La şobolanul mascul leziunile hipocampului dorsal determină intensificarea globală a comportamentului sexual (Bermant et al, 1968). La maimuţe, ablaţia zonei amigdaliene determină hipersexualitate exteriorizată prin creşterea numărului de contacte sexuale, a frecvenţei erecţiilor şi, de asemenea, apariţia unui comportament homosexual. La cobai şi maimuţă îndepărtarea cortexului piriform şi a zonei amigdaliene subiacente determină hipersexualitate numai în prezenţa hormonilor gonadici. La pisica mascul s-a observat că leziunile stereotaxice limitate numai la cortexul piriform provoacă hipersexualitate, care dispare după castrare şi reapare după administrarea hormonilor. McLean şi Sushil (1963) au reuşit să delimiteze căile nervoase centrale responsabile de producerea erecţiei şi ejaculării folosind electrozi care stimulau zone foarte limitate din sistemul nervos central al maimuţelor. Ariile implicate în producerea erecţiei au fost localizate în trei părţi ale sistemului limbic. Partea anterioară este situată în zona de conexiune a hipocampului cu septul şi cu talamusul anterior, iar partea posterioară este situată la joncţiunea cu hipotalamusul. Regiunea septală mediană, preoptică şi partea mediană a nucleului dorso-median al talamusului sunt zone implicate în erecţie şi ejaculare. Din aceste date experimentale s-a tras concluzia că hipocampul ar modifica excitabilitatea neuronilor efectori implicaţi în erecţie. S-a observat, de exemplu, că stimularea electrică a regiunii septale sau a diencefalului anterior produce erecţia iar intensitatea erecţiei se amplifică după apariţia descărcărilor electrice în hipocamp.

Modificările sistemice din momentul orgasmului (atât la bărbat, cât şi la femeie) sub formă de mioclonii, modificări respiratorii şi cardiovasculare, ca şi toate modificările ce însoţesc această fază constituie, de fapt, un paroxism al celor iniţiate în cursul excitaţiei sexuale şi în faza de platou a ciclului sexual. Orgasmul se produce prin stimuli simpatici plecaţi din măduva dorso-lombară (D 10-L2). Masters şi Johnsson (1966) au introdus noţiunea de inevitabilitate a ejaculării la bărbat, în perioada de debut a orgasmului. Această fază este concomitentă cu faza de emisie a spermei şi apoi resimţită foarte puternic în primele 2-3 contracţii expulsive, corelate cu cantitatea de lichid seminal emis.

La femeie, experienţierea orgasmului este diferită. Orgasmul debutează printr-un moment de diminuare a conştienţei, cu scăderea acuităţii senzoriale, urmată de senzaţia de căldură cu origine în sfera genitală şi care progresează în tot corpul (Page et al, 1976). În sfârşit, femeia resimte puternic contracţiile platformei orgasmice a vaginului. Contracţiile se succed la 0,8 s fiind în număr de 5-8, corelate cu încărcătura psiho-sexuală a actului, acesta fiind singurul moment al orgasmului feminin în care este posibilă corelaţia între răspunsul orgasmic obiectiv şi cel subiectiv (Măicănescu-Georgescu, 1977).

Măduva spinării lombo-sacrată joacă în activitatea sexuală un rol de integrare sub forma unor reflexe simple, implicate în special în actul sexual propriu-zis (e.g. reflexul de erecţie, de ejaculare, de lubrefiere a vaginului, de vasocongestie în zona genitală, reflexele motorii ale platformei orgasmice a vaginului, motilitatea reflexă a uterului). Există doi centri ai erecţiei sau ai lubrefierii vaginului. Unul parasimpatic, situat în măduva sacrată (S2-S4), ce acţionează prin nervii erectori şi declanşează erecţia sau lubrefierea vaginului, după stimularea tactilă a organelor genitale şi a zonei perineale înconjurătoare. Al doilea centru este simpatic, situat în măduva dorso-lombară (D1-L1), este răspunzător de declanşarea erecţiei sau lubrefierea vaginului. Deci există două tipuri de erecţie sau de lubrefiere a vaginului: una cerebrală, psihogenă, consecinţă a acţiunii stimulilor senzitivo-senzoriali exogeni asupra sistemului nervos central şi alta reflexă, consecinţa stimulilor tactili erogeni asupra centrilor parasimpatici medulari sacraţi.

70

Efectele psihofiziologice ale orgasmului sunt direct corelate cu comportamentul sexual prin satisfacerea motivaţiei sexuale. În acest mecanism este implicată porţiunea septală a fasciculului median al creierului anterior în care este localizată o parte a sistemului de recompensă la om (Ganong, 1995). În cursul actului sexual la om s-a înregistrat o activitate bioelectrică rapidă desincronizată la nivelul septului care apare în momentul orgasmului, caracteristică reacţiei de trezire. Această regiune a sistemului nervos a fost denumită de unii centrul orgasmului (Măicănescu-Georgescu, 1977).

Aferenţele senzitivo-senzoriale influenţează puternic comportamentul sexual uman. Impulsurile pornite de la toţi analizatorii au implicaţii în acest comportament. Orice stimul din mediul extern care poate evoca o senzaţie distinctă, este potenţial capabil să stimuleze motivaţia sexuală fie pe căile nervoase înnăscute, fie pe căi neoformate, câştigate în cursul vieţii. În cursul vieţii, prin procesele de învăţare, orice stimul extern câştigă noi semnificaţii pentru comportamentul sexual şi pentru motivaţia sexuală. Pentru realizarea acestor deziderate au importanţă atât aferenţele senzoriale specifice, cât şi cele nespecifice. Cea de a doua categorie de aferenţe acţionează prin sistemul activator ascendent al formaţiei reticulare şi prin sistemul de proiecţie difuză a talamusului. Motivaţia sexuală nu poate fi realizată fără un anumit nivel de activare corticală.

Zonele erogene sunt acele zone care produc declanşarea şi amplificarea motivaţiei sexuale. Importanţa cunoaşterii acestor zone şi stimulării lor în faza de excitaţie şi platou are un rol deosebit în întreţinerea comportamentului sexual şi în stabilizarea relaţiilor dintre cei doi parteneri antrenaţi în activitatea sexuală. Motivaţia sexuală persistă atât timp cât există în mod real sau imaginativ suficiente informaţii asupra posibilităţilor de provocare a unor emoţii agreabile, ce însoţesc faza consumatorie a comportamentului sexual (Stoica, 1975).

În afara acestor condiţionări externe, în comportamentul sexual uman sunt implicate o serie de condiţionări interne necesare activării motivaţiei sexuale. În această categorie intră în primul rând hormonii sexuali. Ei susţin comportamentul sexual prin asigurarea morfogenezei somatice şi genitale. Hormonii sexuali intervin apoi în circuitele hipotalamo-limbo-corticale. Astfel, s-a evidenţiat existenţa receptorilor pentru aceşti hormoni în ariile hipofizotropă şi preoptică a hipotalamusului, la nivelul complexului amigdalian, hipocampului şi septului şi în nucleul caudat.

Hormonii sexuali joacă un rol esenţial în sexualizarea creierului. Până la sfârşitul anilor ’50, creierul era considerat identic la cele două sexe (McEwen, 1996). Studiile au evidenţiat modificări de mărime a neuronilor hipotalamici sub acţiunea hormonilor sexuali în perioada neonatală (Dorner et al, 1968; 1969; Pfaff, 1966). Raisman şi Field (1971) au descris diferenţe morfologice pe sexe induse de nivelul testosteronului în viaţa neonatală. Una din cele mai pregnante diferenţe morfologice se observă la descrierea nucleului dimorfic sexual al ariei preoptice din hipotalamus (Gorski et al, 1978). Cercetările efectuate de Witelson (1989), precum şi cele ale lui Allen şi Gorski (1991) relevă faptul că numărul fibrelor nervoase din corpul calos şi din comisura anterioară este mai mare la femei comparativ cu bărbaţii. Prin aceste observaţii s-au explicat diferenţele psihologice dintre cele două sexe (Botez, 1966). Între cele două emisfere cerebrale există deosebiri de comunicare în funcţie de sex (Hier, 1979). Se pare că aceste diferenţe apar în cursul dezvoltării prenatale şi postnatale sub influenţa testosteronului sau a metabolitului său, estradiolul, care acţionează asupra receptorilor intracelulari androgenici şi estrogenici (Becker et al, 1992; McEwen, 1983). Aceşti receptori au fost evidenţiaţi în ariile preoptică şi hipofizotropă a hipotalamusului, la nivelul amigdalei, la nivelul hipocampului şi la nivelul cortexului (McEwen, 1983). Nu este încă clar modul în care creşterea nivelului testosteronului de la mijlocul perioadei de gestaţie sau creşterea din perioada imediat după naştere (Huhtaniemi, 1985) ar juca un rol în producerea acestor diferenţieri cerebrale în funcţie de sex (McEwen, 1996).

Toate aceste cercetări au demonstrat rolul hormonilor sexuali în procesul de sexualizare a creierului uman, proces ce se desfăşoară în perioada fetală intrauterină şi în perioada perinatală. În aceste perioade, hormonii sexuali acţionează asupra creierului nediferenţiat psihosexual şi-l organizează după tipul de comportament masculin sau feminin. În viaţa adultă, hormonii sexuali au efecte excitatorii sau inhibitorii asupra comportamentului sexual. Se pare că numai androgenii au capacitatea de a organiza tipul de comportament sexual (Stoica, 1975). Acţionând asupra organismului nediferenţiat psihosexual din perioada prenatală, androgenii determină diferenţierea comportamentului sexual masculin, care se manifestă numai la pubertate, când există un nivel hormonal adecvat (Barraclough, 1967). În lipsa androgenilor, se organizează un comportament sexual feminin, care depinde mai degrabă de absenţa androgenilor, decât de prezenţa hormonilor estrogeni sau progesteronici. Administrarea acestora din urmă peste anumite niveluri poate fi dăunătoare procesului de diferenţiere, la ambele sexe (Phoenix, 1967). Se consideră că, pe măsura înaintării pe scara animală, scade şi dependenţa activării comportamentului sexual de către hormonii sexuali, aspect

71

care culminează la om. Cercetările actuale au dovedit însă că hormonii sexuali sau hormonii steroizi similari influenţează dezvoltarea bazei neuronale a orientării sexuale umane (Wiener et al, 1995).

Comportamentul sexual uman prezintă un înalt nivel de complexitate pentru că urmează evoluţia şi complexitatea întregului sistem al personalităţii umane. De aici reiese că întreg comportamentul sexual necesită înţelegerea în contextul personalităţii şi al relaţiilor dintre indivizii de sexe diferite sau parteneri sexuali, în sensul indivizilor ca personalităţi diferite şi nu strict în sensul indivizilor ca entităţi biologice diferite.

S-a pus problema dacă există şi la oameni, ca şi în cazul animalelor, un senzor pentru semnalele chimice neodorante, care ar influenţa în mod subtil comportamentul sexual uman. Cercetările făcute de David Berliner de la Universitatea Utah atestă existenţa unor astfel de comunicări prin mesaje chimice şi la om. Aceste mesaje chimice sunt percepute de organul vomeronazal (OVN), care s-a constatat că este activ nu numai în perioada fetală şi neonatală la om, dar şi în cea adultă (Moran et al, 1994). OVN nu se află situat la nivelul mucoasei olfactive, ci în partea anterioară a septului nazal. Au fost apoi evidenţiate electronomicroscopic celulele receptoare din OVN (Stensas et al, 1990). Monti-Block et al. (1991, 1994) au înregistrat potenţialele bioelectrice din celulele receptoare ale OVN, arătând că semnalele apar la feromonii extraşi de Berliner din tegumentul uman, efecte care apar la administrarea substanţelor odorante. Neuronii din OVN nu se proiectează ca şi fibrele nervilor olfactivi în bulbul olfactiv şi în cortexul olfactiv, ci la nivelul unor structuri accesorii bulbului olfactiv, care se vor proiecta apoi la nivelul nucleilor amigdalieni, la nivelul ariei preoptice a hipotalamusului şi în alte structuri ale sistemului limbic (Moran et al, 1995).

Feromonii umani pot fi secretaţi de mucoasa vaginală, mai ales în perioada preovulatorie şi de mucoasa balano-prepuţială, precum şi la nivelul tegumentului de către glandele apocrine (Totoianu, 1996). Feromonii secretaţi de mucoasa vaginală se mai numesc copuline şi sunt substanţe extrem de volatile, conţinând între 5 şi 17 atomi de carbon (Grammer et al, 1996; Măicănescu-Georgescu, 1970). Aceşti feromoni au rol de activare a motivaţiei sexuale. Cea de-a doua categorie de feromoni are un efect mai puţin evident asupra comportamentului sexual uman, inducând mai ales modificarea stării afectiv-emoţionale asupra indivizilor de sex opus. Aceşti feromoni acţionează tot asupra OVN, motiv pentru care Berliner le-a numit vomeroferine (Berliner, 1996).

6.10 Comportamentul maternComportamentul matern reprezintă cea de a doua latură a comportamentului reproductiv. El este

alcătuit din totalitatea răspunsurilor care precedă, însoţesc sau urmează apariţiei progeniturilor. Substratul morfo-funcţional al comportamentului matern este legat de sistemul limbic. La mamiferele inferioare distrugerea girusului cingulat şi a scoarţei mediene tulbură comportamentul matern. Ulterior, s-a dovedit că leziunile septale determinau tulburări mari ale comportamentului matern, pe când leziunile neocorticale şi ale nucleilor talamici anteriori nu produceau modificări ale comportamentului matern la mamiferele inferioare. Deficitul observat rezultă din tulburări ale organizării secvenţei diferitelor acte comportamentale necesare îngrijirii puilor şi nu dintr-o tulburare a motivării comportamentului matern. Se pare, deci, că leziunile girusului cingulat, ca şi cele ale septului produc o tulburare de programare a activului comportamental matern. Hormonii au un rol facilitator asupra acestui comportament după cum reiese din cercetări recente care au utilizat prolactina. Datele privind comportamentul matern provin în mare parte din modelele animale. Aceste cercetări ne determină să acordăm structurilor limbice un rol important în declanşarea şi întreţinerea comportamentului matern şi a motivaţiei acestui comportament.

În ceea ce priveşte comportamentul patern, o problemă extrem de controversată este aşa-numitul comportament matern masculin. Figura tradiţională a tatălui care nu are nici o responsabilitate în creşterea şi educarea copiilor, lăsând totul în grija mamei, a fost înlocuită treptat cu o nou model cultural de taţi foarte activi în privinţa îngrijirii copiiilor. Cercetări de psihologie asupra paternităţii relevă faptul că, începând cu vârsta de 18 luni, copii sunt mult mai ataşaţi de figura tatălui. Fetiţele mici care au relaţii armonioase cu taţii lor, au o mai bună capacitate de a stabilii relaţii cu persoanele străine în viitor, iar la băieţii din familii în care lipseşte tatăl s-a constatat o rată semnificativ mai mare a delincvenţei juvenile.

72

CAPITOLUL VII - ARHITECTURA NEUROCOGNITIVĂ

Omul trăieşte într-un mediu hipercomplex ce evoluează impredictibil. Flexibilitatea reprezentaţională care permite adaptarea omului la acest mediu se sprijină pe un sistem neuronal care se dezvoltă prin interacţiunea dinamică dintre mecanismele de creştere neuronală şi activitatea neuronală determinată de solicitările din mediu. Creierul a evoluat filogenetic prin maximizarea capacităţii sale de a interacţiona şi de a fi modelat structural şi funcţional de către mediu. Dinamica mediului a determinat dezvoltarea capacităţilor reprezentaţionale, susţinută de potenţialul neuroplastic al creierului. Neuroplasticitatea circumscrie toate modificările structurale şi funcţionale care survin în creier pe tot parcursul dezvoltării şi în viaţa adultă, ca urmare a interacţiunii dintre organism şi mediu şi care au drept scop optimizarea funcţională a sistemului nervos.

Dacă acceptăm că procesele cognitive şi cele neuronale interacţionează, conceperea creierului ca structură statică cu circuite funcţionale predeterminate (hardwired) nu se poate susţine. Dinamica reprezentaţională trebuie să fie paralelă cu neuroplasticitatea (Quartz et al, 1997). În paradigma constructivismului neuronal, arhitectura neurocognitivă are un grad minim de prespecificare, iar modificările structurale şi funcţionale care survin în interiorul său sunt conduse de reguli de dezvoltare neuronală derivate din activitate. Omul se confruntă cu probleme diverse care solicită elaborarea unor programe a căror implementare implică în mod necesar adaptarea structurală a creierului. Într-o formulă mai tehnicistă, nonstaţionaritatea mediului solicită flexibilitatea reprezentaţională susţinută de neuroplasticitate. O modificare de comportament introdusă prin învăţare corelează, aşa cum vom vedea, cu o multitudine de evenimente moleculare şi celulare. Parafrazându-l pe D. O. Hebb, am spune că, pentru ca creierul să înveţe, trebuie să acceptăm că el trăieşte!

Creierul dispune de populaţii latente de celule suşe. Evenimente celulare de tipul neurogenezei adulte care corelează cu învăţarea şi este solicitată de apoptoza neocorticală focală argumentează potenţialul regenerativ şi constructiv al sistemului nervos central (Greenough et al, 1999). În acest capitol, vom descrie o parte din resorturile genetice şi modelele moleculare care stau la baza învăţării. Implicaţia fundamentală a acestor cercetări este reconceptualizarea genomului ca structură permeabilă ce îşi reactualizează mesajul după fiecare modificare comportamentală (Kandel et al, 1992). Altfel spus, şi genomul este activ în timpul ontogenezei, modificarea comportamentului fiind paralelă cu restructurarea neuronală şi cu actualizarea genomului. Aceste date susţin principiul darwinian cum că evoluţia nu se produce, ci se acumulează (Jessell et al, 1998).

Acest capitol îşi propune să ilustreze repertoriul neuroplasticităţii şi să schiţeze bazele moleculare ale învăţării şi memoriei. Respectând recomandarea lui L. Blaga ca, după fiecare pas, să scădem construcţia realizată din Idee, în ultima parte a capitolului, conturăm o abordare a arhitecturii neurocognitive. Orice astfel de abordare trebuie să ţină cont de o serie de principii (Posner at al, 1994):

1.Operaţiile elementare sunt localizate în arii neuronale discrete.2.Sarcinile cognitive sunt executate de reţele din sisteme neuronale larg distribuite.3.Calculele dintr-o reţea interacţionează prin procese retroactive.4.Operaţiile din reţele sunt sub control ierarhic.5.Odată ce un calcul este activat, pragul pentru reactivarea sa este temporar redus.6.Pentru repetiţia unui calcul sunt necesare mai puţin efort şi atenţie.7.Procesările ascendente implică multe din sistemele neuronale activate de procesările descendente.8.Exersarea unei sarcini va reduce numărul de reţele neuronale necesare.9.Sistemul neurocognitiv este capabil să execute comparaţii prin elaborarea unor căi specifice care să

conecteze calcule locale.10. Dezechilibrele neurocognitive ar putea rezulta din perturbarea unor calcule locale, a căilor care leagă

aceste calcule sau a reţelelor atenţionale şi sistemelor neurochimice care modulează aceste calcule.

7.1 Neurogeneza adultă

S-a considerat mult timp că sistemul nervos central nu îşi poate înlocui celulele degenerate. Această incapacitate era pusă pe seama interferenţei cu cicatricile gliale, lipsei factorilor neurotrofici care susţin supravieţuirea şi creşterea celulară, prezenţei factorilor neurotoxici care împiedică remielinizarea. Formele de neuroplasticitate cunoscute explicau recuperarea parţială a funcţiei unui sistem prin preluarea funcţiei de

73

către alte structuri nervoase, prin activarea unor circuite secundare, prin mecanisme adaptatorii celulare (e.g. împrăştierea sau sproutingul neuronal) sau prin reînvăţare.

Cercetări recente au demonstrat ca neuroplasticitatea este susţinută şi la nivelul producerii şi integrării funcţionale a unui număr mare de neuroni in creierul adult. Studierea sistemelor care continuă să producă noi neuroni de-a lungul vieţii poate fi cheia stimulării neurogenezei în creierul lezat (i.e. boli degenerative, epilepsie, traumatisme cranio-cerebrale severe, accidente vascular-cerebrale), dar există dovezi şi asupra implicării neurogenezei ca suport specific al memorării şi învăţării.

Revenind la definiţia pe care am propus-o la început pentru neuroplasticitate, notăm că şi neurogeneza adultă are drept scop tot optimizarea funcţională a sistemului nervos. Conceptul de neuroplasticitate evoluează pe mai multe dimensiuni. Se remarcă dimensiuni ale manifestărilor neuroplastice, fiind cunoscute astăzi fenomene de plasticitate sinaptică şi plasticitate neuronală sub formă de neurogeneză şi creşteri ale numărului sau dimensiunii prelungirilor neuronale ce susţin modificările continue ale hărţilor corticale ca suport al exerciţiului învăţării şi memoriei. Mai distingem o evoluţie a acestui concept de neuroplasticitate pe dimensiunea temporală în perioada de dezvoltare şi în viaţa adultă. De asemenea, neuroplasticitatea poate fi studiată în funcţie de nivelul de acţiune, cercetările pivotând de la neuroplasticitatea sistemelor cerebrale, la cea a reţelelor neuronale, a celulelor nervoase individuale şi a resorturilor moleculare ce se modulează în urma procesărilor specifice învăţării şi memoriei. În fine, neuroplasticitatea permite flexibilitatea reacţiilor structurale şi funcţionale solicitate de scopuri diferite: neuroplasticitatea compensatorie, care se manifestă pentru repopularea unor zone degenerate, reconstrucţia sau preluarea funcţiei unor circuite neuronale perturbate şi neuroplasticitatea constructivă, care asigură suportul nervos pentru realizarea învăţării şi memoriei (Olteanu et al, 2000a).

7.1.2 Neurogeneza hipocampică la primatele adulte

Neurogeneza adultă a fost semnalată prima dată la rozătoare, unde neuronii granulari sunt generaţi de-a lungul vieţii dintr-o populaţie de celule progenitor prezentă în zona subgranulară a girusului dinţat. Aceste celule migrează până în stratul celulelor granulare, se diferenţiază şi exprimă fenotipuri neuronale (Ericsson et al, 1998).

Gould et al (1999a) au investigat dacă neurogeneza adultă se produce şi la primate. Unsprezece maimuţe adulte Maccaca fascicularis şi Maccaca mulatta între 5 şi 23 de ani au primit injecţii intraperitoneale de 5-bromodeoxiuridină (BrdU, i.e., un analog al timinei care este încorporat de celule în faza S, de sinteză a ADN, a diviziunii mitotice) Erau consideraţi adulţi tineri indivizii maturi sexuali (4 ani fem./masc.), dar care nu au atins greutatea corporală maximă (6 ani fem./9 ani masc.) şi adulţi de vârstă medie indivizii care au trecut de perioada greutăţii corporale maxime. Pentru identificarea fenotipului celulelor, s-a realizat marcarea dublă cu BrdU şi cu markeri specifici celulari ( i.e. TOAD-64, pentru celulele în curs de diviziune, NSE, NeuN şi calbidină pentru neuroni şi GFAP pentru celule gliale) şi examinarea prin metode imunocitochimice pentru aceşti markeri. Intervalul dintre ultima injecţie BrdU şi prelevarea secţiunilor a variat de la 2h, perioadă suficientă pentru ca BrdU să fie preluat de celulele în faza S, dar insuficient pentru mitoză sau migrare, la 1-2 saptămâni, pentru maximizarea şansei de a observa celule noi (BrdU pozitive) care exprimă markerii neuronali şi minimizarea probabilităţii ca aceste celule să moară în interval.

Rezultatele au indicat că, la toţi indivizii, celulele BrdUp pot fi observate în girusul dinţat, în zona subventriculară (SVZ) aliniată la peretele ventriculilor laterali şi într-o regiune corespunzătoare reţelei migratorii rostrale (RMS) descrisă la rozătoare.

La lotul la care secţiunile au fost prelevate la 2h după ultima infuzie BrdU, celulele BrdUp erau observate ocazional în reţeaua migratorie rostrală, girusul dinţat şi zona subventriculară, iar grupuri mici de celule BrdUp erau identificate în zona subgranulară şi în hilus. În general, tinerii adulţi prezintă mai multe celule BrdUp in girusul dinţat faţă de maimuţele de vârstă medie sau senescente (23 ani). La animalele sacrificate la 1-2 săptămâni după ultima injecţie, celulele noi (BrdU/TOAD-64, NSE, NeuNp, dar nu BrdU/GFAPp) erau prezente în aspectul profund al girusului dinţat în proporţii variind de la 780 la 4308 celule; multe din celule prezentau caracteristicile morfologice ale neuronilor granulari, i.e., corpuri celulare de mărime medie, rotunde sau ovale. La animalele care au primit injecţii multiple de BrdU, numărul mediu de celule BrdUp era semnificativ: 1230 celule BrdUp în curs de diviziune (TOAD-64p), 822,1 celule BrdUp cu fenotip neuronal (NSE, NeuNp), 793 celule BrdUp cu fenotip neuronal granular (calbidinăp).Celulele noi în curs de diviziune prezentau caracteristicile morfologice ale neuronilor granulari, inclusiv dendrite care se extindeau prin stratul molecular.

Analizele stereologice au relevat scăderea numărului de celule BrdU/TOAD-64p cu înaintarea în vârstă. Se ştie că stresul determină creşterea nivelului glucocorticoizilor circulanţi care reduce neurogeneza

74

adultă. O posibilitate este ca scăderea neurogenezei adulte în funcţie de vârstă să fie mediată tot de creşterile asociate ale glucocorticoizilor. Nu s-au observat diferenţe între distribuţia celulelor BrdUp sau TOAD-64p între cele două specii.

7.1.3 Neurogeneza în hipocampul uman adult

Generarea de neuroni se credea că este limitată la o perioadă discretă de dezvoltare, majoritatea neuronilor fiind deja prezenţi în a şaptea lună de gestaţie şi desăvârşindu-şi migrarea în viaţa prenatală (Rakic, 1995;apud. Benga, 1999). Un studiu al lui Eriksson et al (1998) confirmă neurogeneza adultă ca pe o formă de neuroplasticitate prezentă şi la om.

S-a prelevat post-mortem ţesut hipocampic şi din SVZ adiacentă nucleului caudat de la cinci pacienţi cu cancer care primiseră o injecţie cu BrdU în scopuri diagnostice ( i.e. pentru monitorizarea metastazelor).Celulele BrdUp au fost cuantificate în stratul granular, zona subgranulară a girusului dinţat şi în hilus (i.e. aria CA4).Variaţia inter-individuală a numărului de celule BrdUp a fost determinată de diferenţa intervalului post-infuzie (16-781 zile) şi vârsta diferită a subiecţilor (57-72 de ani).

Celulele gliale stelate cu nuclei neregulaţi şi corpi celulari mici (BrdU/GFAPp:18,1+1,8%) erau prezente în jurul neuronilor, dar nu coincideau cu celulele BrdUp cu fenotip neuronal. Acestea din urmă erau localizate în stratul granular sau în apropierea acestuia, prezentau corpi celulari mici sau medii cu nuclei rotunzi sau ovali; proporţia medie de celule noi cu fenotip neuronal era de 22,0+2,4%, iar numărul celulelor BrdU/NSEp (neuroni) şi BrdU/calbidinăp (neuroni granulari) era de 22,7+2,8%, respectiv, 7,9+2,2%.

În zona subventriculară, toate secţiunile au conţinut celule BrdUp, dar nu au exprimat markerii specifici celulelor post-mitotice. Aceste celule noi au un nucleu mic rotund sau oval, similare cu progenitorii observaţi la SVZ a rozătoarelor. Deci SVZ umană conţine populaţii mari de celule pluripotente care e nevoie să migreze pentru a se putea diferenţia.

7.1.4 Neurogeneza corticală adultă: un posibil suport pentru învăţare

S-a dovedit că neurogeneza adultă se produce mai ales în zonele mai vechi filogenetic, cum ar fi bulbul olfactiv sau hipocampul. Alte studii (Altman et al, 1965, 1967) indicau o corelaţie interesantă între comportamente complexe (e.g. construirea cuibului care solicită refacerea repetată a drumului, comportamentele de extindere a teritoriului care se sprijină pe abilităţi spaţiale complexe) şi neurogeneză. Intensificarea ciclurilor neurogenice corela cu creşteri ale performanţei. Dat fiind rolul cunoscut al hipocampului în sarcinile de memorare şi învăţare, s-a sugerat ideea că neurogeneza adultă ar asigura un suport pentru sarcinile de învăţare dependente de hipocamp. Ulterior, cercetările efectuate la păsări adulte au arătat ca neurogeneza se produce şi în hiperstriatum, o structură omoloagă cortexului cerebral de la mamifere. Pe aceste premise, demonstrarea neurogenezei neocorticale la mamiferele adulte (Gould et al, 1999b) era previzibilă.

Experimentele s-au realizat la 12 maimuţe Maccaca fascicularis adulte care au fost injectate cu BrdU. La intervale de 2h/1-3 săptămâni s-au prelevat secţiuni din cortexul prefrontal, cortexul temporal inferior, posterior parietal (localizări implicate în procesări cognitive laborioase) şi cortexul striat (unde se realizează procesarea primară a stimulilor vizuali) care au fost analizate prin metode histochimice pentru markerii celulari.

La animalele la care secţiunile s-au prelevat la 2h după injecţia BrdU, celulele BrdUp au fost localizate in SVZ, aliniate cu peretele ventriculilor laterali. Aceste celule precursor originare în SVZ migrează ca neuroblaşti prin substanţa albă catre regiunile din neocortex unde se diferenţiază în neuroni maturi. La animalele la care s-au prelevat secţiuni la 1-3 săptămâni după injecţia BrdU, s-au observat celule cu nuclei ovali sau rotunzi, cu morfologie specific neuronală, în cortexul prefrontal, posterior parietal şi temporal inferior, precum şi în substanţa albă din porţiunea intermediară SVZ-zonă neocorticală. În cortexul striat s-au identificat celule gliale noi, dar nici un neuron nou.

Prin metoda etichetării retrograde, s-a determinat că celulele nou generate şi care au migrat în respectivele zone corticale îşi extind axoni şi se integrează în circuite locale. Deci neuroblaştii se diferenţiază, se agregă şi devin funcţionali numai în zonele implicate în procesări cognitive laborioase. Oferim drept posibilă explicaţie faptul ca neurogeneza depinde şi de acţiunea neurotrofinelor care, aşa cum am văzut, acţionează preferenţial asupra sinapselor foarte activate.

Zonele prefrontală, parietală şi temporală inferioară sunt implicate în plasticitatea comportamentală. Neuronii noi adăugaţi acestor zone pot servi ca substrat specific pentru învăţare. Adăugarea de noi neuroni

75

neocortexului în timpul vieţii adulte asigură un continuum de neuroni de diferite “vârste”, care ar putea forma corelatul neuronal al dimensiunii temporale a memoriei (Gould, 1999b).

Descifrarea neurogenezei adulte pare să readucă, cel puţin temporar, teoriile învăţării şi memorării la nivel celular. În această etapă, eforturile teoretice de sinteză şi elaborarea unor modele alternative care să încerce explicarea felului în care neurogeneza adultă susţine învăţarea pot debloca cercetarea.

7.2. Învăţarea şi memoria

7.2.1. LTP şi memoria hipocamp-dependentă

După ce în 1971, O’Keefe şi Dostrovsky descoperă rolul de codare spaţială a celulelor piramidale din CA1-CA3 din hipocamp, în 1973, Bliss şi Lomo relevă plasticitatea sinapselor hipocampice care pot susţine potenţarea de lungă durată (LTP) astfel că un potenţial de acţiune de frecvenţă înaltă produce LTP în oricare din cele trei căi sinaptice din hipocamp şi creşterea tăriei sinaptice din căile respective.

Cercetările recente despre sistemele de semnalizare asimilează LTP cu mecanismul molecular al memoriei pentru că LTP are caracteristicile memoriei însăşi: apare în toate cele trei căi principale ale hipocampului (i.e. calea pivotantă, calea fibrelor muşchioase şi calea hipocampică sau a colateralelor Schaffer), este indus rapid, o singură serie de stimuli electrici de înaltă frecvenţă fiind suficientă şi, odată indus, e stabil una sau mai multe ore, chiar zile, funcţie de numărul de prezentări ale stimulului care a indus LTP. LTP diferă între cele trei căi hipocampice: cel care apare pe calea fibrelor muşchioase este non-asociativ, adică nu necesită activitate coincidentă în porţiunea pre- şi postsinaptică, în timp ce LTP în calea pivotantă şi hipocampică este asociativ. Colateralele Schaffer din hipocamp folosesc ca neurotransmiţător glutamatul; glutamatul susţine LTP acţionând asupra receptorilor NMDA şi non-NMDA. Receptorii non-NMDA mediază transmiterea sinaptică bazală pentru că în timpul potenţialului de repaus canalele acestor receptori sunt blocate de către Mg2+ care nu se deblochează decât când celula postsinaptică e depolarizată. Am notat că receptorii NMDA au proprietăţi asociative, ceea ce înseamnă că activarea optimă a canalelor receptorilor NMDA necesită ca legarea glutamatului de receptor şi depolarizarea celulei postsinaptice să se producă simultan; când această coincidenţă se realizează, receptorii NMDA sunt activaţi şi este permis influxul de Ca2+ în porţiunea presinaptică. Influxul de Ca2+ declanşează LTP prin angajarea directă sau indirectă a trei protein kinaze: calciu/calmodulin protein kinaza II, protein kinaza C şi tirozin kinaza.

Se consideră că LTP produs pe calea hipocampică este esenţial pentru memorie pentru că modificările genetice care interferează selectiv cu LTP-ul de pe calea celulelor muşchioase nu afectează memoria spaţială sau episodică (i.e. memoria informaţiilor asociate cu contexte spaţio-temporale precise), dar cele care interferează cu acelaşi proces apărut în calea hipocampică determină deficite de memorie.

7.3. Arhitectura neurocognitivă

7.3.1. Sisteme mnezice complementare

Definim sistemele mnezice ca reţele neuronale specifice care susţin procese mnezice specifice (Gabrieli, 1998). Dovezile despre aceste sisteme mnezice vin din două categorii de studii: studii de leziuni la pacienţii la care o anumită regiune cerebrală suferă o insultă directă sau la care o asemenea regiune este deconectată din interacţiunea cu celelalte subsisteme şi studii de neuroimagistică (tomografie cu emisie de pozitroni, PET-scan; rezonanţă magnetică funcţională, RMf).

Primele date despre sistemele mnezice au fost oferite de cercetările pe pacienţi cu leziuni ale lui Milner, Penfield şi Scoville. Cazul cel mai citat în literatura de specialitate este H.M., un pacient care a suferit în 1953 extirparea bilaterală a structurilor lobului temporal medial pentru tratarea unei epilepsii severe care nu răspundea la tratamentul farmacologic (Milner, 1957). H.M. prezenta deficite severe ale MSD, în condiţiile în care celelalte capacităţi intelectuale păreau intacte; pacientul putea reţine impresii imediate, dar, dacă îi era distrasă atenţia, aceste impresii erau uitate complet. Memoria de lungă durată pentru evenimente foarte îndepărtate de momentul intervenţiei chirurgicale părea să nu fi fost afectată. Concluzia autorilor (Milner, 1972) a fost că aceste deficite selective făceau dovada unui proces mnezic primar cu o durată scurtă şi a unui proces mnezic secundar prin care se realiza stocarea de lungă durată.

Aceste studii de pionierat în domeniul sistemelor mnezice indicau implicarea sistemului temporal medial. Acest sistem este compus din structuri cu citoarhitectonică şi conexiuni diferite, dar care aparţin de două regiuni majore: zona parahipocampică, care cuprinde cortexul parahipocampic şi cortexul peririnal şi zona hipocampică, ce include girusul dinţat, câmpurile CA1-CA4 (i.e. care formează cornul lui

76

Ammon sau hipocampus proper) şi subiculum. Cortexul entorinal este clasificat diferit, fie aparţinând regiunii hipocampice, fie celei parahipocampice (Gabrieli, 1998).

În prezent, avem puţine cunoştinţe despre organizarea structurală şi funcţională a sistemului temporal medial. Regiuni corticale uni- şi polimodale asigură inputuri pentru regiunea parahipocampică. Cortexul parahipocampic primeşte proiecţiile cele mai importante de la ariile vizuale superioare. Regiunea parahipocampică asigură două treimi din inputurile neocorticale către regiunea hipocampică, inclusiv către subiculum. Subiculumul transmite outputuri de la hipocamp spre alte regiuni cerebrale. Zona CA1 a hipocampului proiectează în primul rând spre subiculum. Subiculumul asigură transmiterea outputului subcortical al regiunii hipocampice prin fornix.

7.3.2. Sisteme de învăţare complementare

Creierul exploatează sisteme de învăţare complementare: un sistem se bazează pe adaptarea sinapselor dintre neuronii direct responsabili de procesarea informaţiei (i.e. zonele neocorticale), iar un alt sistem presupune adaptarea sinapselor într-un sistem mnezic special care include hipocampul şi structurile adiacente (McClelland et al, 1995).

7.3.2.1. Sistemul de procesare neocorticală

În modelul avansat de McClelland et al (1995), neocortexul este o colecţie de sisteme care se suprapun parţial. În acest sistem, sunt incluse acele structuri neocorticale care asigură suportul neuronal pentru controlul superior al cogniţiei şi comportamentului, ca şi structurile neocorticale implicate în procesele senzoriale, perceptive şi motorii. Cortexul peririnal şi parahipocampic sunt considerate ca punţi între sistemul de procesare neocortical şi sistemul mnezic hipocampic.

Performanţa în sarcini cognitive şi comportamentale se consideră, după un principiu hebbian, că depinde de solicitarea unor modele de activare din diferitele populaţii neuronale ale diferitelor regiuni cerebrale de către alte modele de activare din alte populaţii neuronale . De exemplu, în cazul unei abilităţi achiziţionate, cum ar fi citirea, modelul de activare produs de un input (i.e. un cuvânt scris) solicită un model de activare care să corespundă outputului (i.e. programul motor de pronunţare a cuvântului). Deci performanţa constă în solicitarea unui model de activare ca răspuns la un alt model de activare care serveşte ca amorsă. Modelele de activare sunt solicitate prin propagarea activării prin conexiunile sinaptice dintre neuronii implicaţi (Hebb, 1949).

Fiecare procesare a informaţiei produce în creier o ajustare adaptativă a conexiunilor dintre neuronii implicaţi; aceste schimbări au tendinţa de a facilita :

repetiţia aceleeaşi procesări; efectuarea unei procesări foarte similare care se produce ulterior; atingerea aceleeaşi stări de activare globală când se dă un fragment sau un asociat ca amorsă.De-a lungul multiplelor repetiţii, schimbările sinaptice din creier se vor acumula. Acumularea

produsă prin repetarea aceluiaşi conţinut specific va asigura baza pentru sarcinile care depind de acel conţinut. Acumularea rezultată în urma schimbărilor sinaptice produse prin repetarea unei relaţii structurate între input şi output susţine achiziţia unei abilităţi cognitive.

7.3.2.2. Sistemul mnezic hipocampic

Reprezentarea unei experienţe în sistemul nervos central constă dintr-un model distribuit al activării neuronale. Experienţa produce schimbări sinaptice în sistemul neocortical a căror acumulare nu e suficientă pentru învăţarea rapidă a unor asocieri arbitrare care asigură suportul pentru reactualizarea explicită a conţinuturilor unor episoade specifice. Acest tip de performanţă depinde de modularea semnificativă a tăriei sinapselor din sistemul hipocampic.

Pentru atingerea acestui ultim criteriu de performanţă, informaţia va circula pe căi bidirecţionale între sistemul neocortical şi sistemul hipocampic. În reprezentarea neocorticală, fiecare unitate (i.e. neuron sau sinapsă) reprezintă un element unic şi separat al unei experienţei specifice (reprezentare extinsă), în timp ce în reprezentarea hipocampică, fiecărei unităţi îi corespunde o asociere particulară de elemente ale evenimentului respectiv (reprezentare comprimată).

Odată ce apare un model de activare corespunzător în hipocamp, se poate vorbi de o memorie stabilă. Schimbările plastice ale sinapselor sau fibrelor care converg spre hipocamp cresc probabilitatea ca, ulterior, un fragment al nivelului de activare să solicite întreg modelul de activare. În timpul reactualizării,

77

dacă o parte a modelului se activează din nou în sistemul neocortical, ea va fi translatată şi va activa acea parte a modelului corespunzător din sistemul hipocampic. Chiar şi dacă avem un input similar cu modelul stocat, în cazul în care modificările sinaptice au fost eficiente, acest input va activa fragmentul de model din sistemul hipocampic, care va atrage activarea întregului model. Conexiunile sistem neocortical-sistem hipocampic şi conexiunile intracorticale asigură translatarea modelului neocortical în sistemul hipocampic unde se produc şi schimbările sinaptice corespunzătoare asocierilor arbitrare dintre elementele inputului. Conexiunile sistem hipocampic-sistem neocortical translatează acest model de activare complet (i.e. căruia îi corespund atât elementele, cât şi asocierile dintre acestea) în sistemul neocortical unde îl va stabiliza. Stabilizarea presupune reeducarea conexiunilor sinaptice neocorticale după modelul hipocampic complet şi autonomizarea progresivă de sistemul hipocampic. Această a doua translaţie în sistemul neocortical este necesară pentru elaborarea unor răspunsuri ulterioare flexibile şi conştiente.

Notă: Menţionăm că trimiterile din text la lucrarea Neurofiziologia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu sunt destinate celor care doresc informaţii suplimentare şi accesul la iconografie. Programa analitică pentru cursul de neurofiziologie semestrul II este acoperită de materialul de faţă.

78